III Die Hebemaschinen der Neuzeit (continued 2)

Fig. 77.

Fig. 78 (entnommen aus Steinhausen S. 542 a) stellt den Straßburger Weinmarkt im 17. Jahrhundert dar. Bei den hier sichtbaren Kaikranen steht das Haus fest und nur der obere Teil des Daches mit dem Ausleger ist drehbar. Das Tretrad ist im Inneren des feststehenden Hauses untergebracht. Dieser Aufbau ist wesentlich stabiler als der vorher dargestellte.

Fig. 78.

Fig. 79 ist das Bild eines Kaikranes zu Andernach am Rhein, der im Jahre 1554 erbaut und heute noch in Betrieb ist. Die Konstruktion stimmt mit derjenigen von Straßburg vollständig überein.

Gleichartige Kaikrane stehen noch in Lüneburg und in Bingen.

Fig. 80 gibt die Einzeldarstellung eines Tretrades, das zum Betrieb einer Schütze in Augsburg zurzeit noch in Betrieb ist. Der einzige Nachteil, den es besitzt, ist der große Raumbedarf; vorteilhaft erscheinen der gute Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit.

Fig. 79.

Dieser Krantyp blieb drei Jahrhunderte hindurch mit wenig Veränderungen bestehen. Professor Langsdorf aus Heidelberg teilt in einem umfangreichen Werk über die damaligen technischen Hilfsmittel die genaue Zeichnung eines Kaikrans von 3 t Tragkraft und 8 m Ausladung mit, der im Jahre 1768 in Heidelberg aufgestellt wurde. Fig. 81 ist eine Umzeichnung der etwas undeutlichen Originalzeichnung. Auch hier ist der Unterbau als feststehendes Haus ausgeführt. Drehbar ist die Mittelsäule mit dem daran befestigten Ausleger und der oberen Dachkappe. Zwei Treträder sind im Innern des Hauses rechts und links von der Mittelsäule angeordnet. Die Drehung des Krans wird durch Speichen bewirkt, die an der Mittelsäule befestigt sind. Ein Kranz von Steinen, die aus dem Boden herausragen, dient als Stützpunkt beim Drehen. Der ganze Kran ist aus Holz ausgeführt unter sparsamer Verwendung von Schmiedeeisen für Verbindungsklammern, Wellenzapfen und Bolzen.

Auch die ältere Form mit feststehender Säule und drehbarem Gehäuse kommt zu Anfang des 19. Jahrhunderts noch vor. In dem obengenannten Werk von Langsdorf findet sich die Darstellung eines Kaikrans Fig. 82, der in Paris um die Zeit von 1828 in Betrieb war. Auch hier ist Holz das Konstruktionsmaterial.

Fig. 80.

Die Leistung dieser Tretradkrane war naturgemäß gering, da selbst bei gleichzeitiger Verwendung von 6 Arbeitern in den Treträdern eine Gesamtleistung von nur etwa einer halben Pferdestärke zur Verfügung stand.

Immerhin boten die Treträder die Möglichkeit, 6 Mann, in besonderen Fällen sogar 8 Mann gleichzeitig angreifen zu lassen; der Antrieb durch Handkurbeln ist weit weniger geeignet, eine gleichmäßige Kraftäußerung von mehreren Arbeitern auf die Last zu übertragen. Erst als der ohnehin beschränkte Raum auf dem Kai immer mehr ausgenutzt werden mußte, machte das Tretrad der Kurbel Platz. Nicholson berichtet im Jahre 1826 von der Einführung der Kurbel an Stelle des Tretrades in England.

Über die Entwickelung in Deutschland gibt Poppe in seinem Bericht über eine von ihm in Belgien und Westfalen ausgeführte Studienreise (Dinglers Polytechnisches Journal 1838, Bd. 69) wie folgt Aufschluß:

Fig. 81.

»Seit einigen Jahren kommt der gußeiserne Schiffskran an den Stapelplätzen des Rheins und Mains immer mehr in Gebrauch und verdrängt allmählich jene unbehilflichen, Raum einnehmenden Tretradkrane. An den Kais von Köln sah ich 3 eiserne Krane, in Düsseldorf 2 und in Frankfurt 1 in Tätigkeit; sie kommen aus den Werken von Mühlheim a. Ruhr und Sterkrade, sind sehr solide, nehmen einen geringen Raum in Anspruch und werden in der Regel von 4 Mann bedient, wovon 2 das Heben verrichten, die 2 anderen das Schwenken, Losmachen der Lasten, Bremsen usw.«

Fig. 82.

Der in diesem Bericht dargestellte Kran (Fig. 83, entnommen aus Dinglers Journal 1838 Bd. 69, Taf. 2) besitzt eine feststehende gußeiserne Säule. Der drehbare Teil setzt sich aus zwei gußeisernen Windenschilden von seltsam barocker Formgebung, aus einer gußeisernen Druckstrebe und aus zwei schmiedeeisernen Zugstangen zusammen. Er zeigt in seinem Aufbau zum erstenmal die typische Gestalt, die für Handkrane bis gegen das Ende des 19. Jahrhunderts hin sich im wesentlichen erhalten hat, mit geringfügiger Änderung der Einzelheiten. Die Tragkraft betrug 2,5 t, die Ausladung vom Drehpunkt aus gemessen 4,75 m, die nutzbare Ausladung von Kaimauervorderkante aus gemessen rund 3,5 m, während der Heidelberger Tretradkran über 2 t Tragkraft bei 8 m Gesamtausladung und bei 3,5 m nutzbarer Ausladung verfügte. Es erzielte also der gußeiserne Kran mit einer wesentlich gedrängteren Anordnung die gleiche Leistung wie der sperrige alte hölzerne Kran.

Fig. 83.

Aus etwas späterer Zeit — die Zeichnung findet sich in einem Werk aus dem Jahre 1845 — stammt der Kaikran Fig. 84 (entnommen aus Kronauer, Bd. 1, Taf. 4 und 5), der für zehnfach so große Lasten — 20 t — ausgeführt ist. Hier ist zum erstenmal der Grundsatz des Schachtkrans verwendet, d. h. die Kransäule selbst ist drehbar in einem gemauerten Schacht gelagert, wobei das Halslager als Rollenlager ausgebildet ist.

Eigenartig und kennzeichnend für die damalige Werkstättentechnik ist die Wahl und Formgebung des Materials. Die Kransäule ist aus Gußeisen mit Rippenquerschnitt; Druckstrebe und Zugstangen sind aus Holz, die Windenschilde aus Gußeisen; Schmiedeeisen ist nur für Wellen, Schrauben, Kurbeln und Verbindungsanker sparsam verwendet. Zum Schwenken des Krans ist kein Triebwerk angebracht, es wurde also wohl durch Zugseile bewirkt, die am Auslegerkopf befestigt waren. Bemerkenswert ist die hohe Übersetzung der Stirnräder des Hubwerks, die bei zwei Räderpaaren mit 1 : 9 ausgeführt ist.

Fig. 84.

Wenige Jahre später — 1851 — führte Fairbairn die als Blechträger gestalteten Ausleger ein. Fig. 85 (entnommen aus Dinglers Journal 1851, Bd. 121, Taf. 4) zeigt einen als Schachtkran angeordneten Handkran von 20 t Tragkraft, bei dem Ausleger und Kransäule zu einem einzigen Blechträger vereinigt sind. Das Halslager ist hier nicht mehr wie bei dem vorigen Kran mit Zapfenrollen, sondern bereits mit freigehenden Walzen ausgerüstet, so daß Zapfenreibung vollständig vermieden wird.

Bei der Anwendung von Handbetrieb blieb es bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts, denn eine andere Kraftquelle stand damals nicht zur Verfügung; für einen Pferdegöpel wäre am Kai nicht der erforderliche Raum vorhanden gewesen, und an einen Wasserradantrieb war an dieser Stelle überhaupt nicht zu denken: neue Kaikran-Gestalten traten daher erst auf, als eine neue Naturkraft so weit in den Dienst des Menschen gestellt wurde, daß sie dem Kaibetrieb angepaßt werden konnte.

Fig. 85.

2. 1850 bis 1890: Antrieb durch Dampf und Druckwasser.

Für die Fördermaschinen der Bergwerke war der Dampfbetrieb frühzeitig zur Verwendung gekommen. Wie bereits berichtet, teilt Severin mit, daß im Jahre 1826 in Preußen bereits 16 Dampffördermaschinen in Betrieb waren.

Sehr viel später erfolgte die Einführung der Dampfkraft in den Kaikranbetrieb. Diese Tatsache wird begreiflich, wenn man sich die Schwerfälligkeit der damaligen Niederdruckdampfmaschine vor Augen hält, die für den engen Raum am Kai völlig ungeeignet war.

Fig. 86.

Der Engländer Colyer berichtet in seinem Werk: »Hydraulic, Steam and Hand Power Lifting and Pressing Machinery«, daß der erste Dampfkran um das Jahr 1851 erbaut worden sei, daß Dampfkrane in den Kaibetrieb um die Zeit von 1863 eingeführt worden seien, und daß selbst im Jahre 1881 Kaikrane mit Dampfbetrieb noch keine sehr große Verbreitung gefunden hätten.

Über den ersten Dampfkran liegt ein Bericht aus dem Practical Mechanics Journal vom März 1851 vor, wonach dieser Kran von Neilson ausgeführt war. Wie Fig. 86 (entnommen aus Dinglers Journal 1851, Bd. 121, Taf. 4) zeigt, wurde der Dampf aus einer feststehenden Kesselanlage durch eine unterirdische Dampfleitung in die feststehende hohle gußeiserne Kransäule geleitet und durch eine Drehstopfbüchse mit aufeinander geschliffenen Stirnflächen der Rohre in den Kranteil geleitet. Wie die ersten Dampffördermaschinen, hatte auch der erste Dampfkran nur einen Zylinder; neben dem Exzenter war ein Handrad auf die gekröpfte Welle gekeilt, um beim Anlassen von Hand über den Totpunkt hinweghelfen zu können. Von der Kurbelwelle aus wurde mit einfacher oder zweifacher Stirnradübersetzung die Kettentrommel angetrieben, je nachdem das eine oder andere Ritzel eingeschoben war. Eine Umsteuerung war nicht vorhanden; es wurde also bei dem Übersetzungswechsel die Kette offenbar in umgekehrtem Drehsinn auf die Trommel gewickelt. Das Schwenken des Krans wurde von Hand mittels Zugseilen bewirkt.

Nach einer Mitteilung in dem Werk von Glynn »A rudimentary Treatise on the Construction of Cranes« ist dieser erste Dampfkran in Dover aufgestellt worden.

Aus etwas späterer Zeit — 1860 — liegt das Werk: »Zeichnungen von ausgeführten Maschinen« von Prof. Kronauer in Zürich vor. In diesem ist die genaue Zeichnung eines Dampfkrans Fig. 87 (entnommen aus Kronauer, 3. Bd., Taf. 30) enthalten, der von Lebrun in Paris ausgeführt wurde und über eine Tragkraft von 3 t bei 6 m Ausladung verfügte. Auch hier ist nur ein einziger Dampfzylinder eingebaut, und zwar in oszillierender Anordnung. Wie in Dover wird der Dampf einer vorhandenen Kesselanlage entnommen und durch eine Drehstopfbüchse dem drehbaren Teil des Krans zugeführt; der Kran konnte demgemäß nur feststehend angeordnet werden. Die Kransäule von I Querschnitt ist aus Gußeisen, die Druckstrebe aus genietetem Blechrohr, die Zugstange aus zwei Flacheisen hergestellt. Zur Überwindung der Totpunkte der Kurbel dient ein Schwungrad. Die Schwenkung des Krans wird von Hand mittels Zugseilen bewirkt, die am Auslegerkopf angreifen.

Solange der Dampfkran an eine zentrale Kesselanlage angeschlossen war, hatte er den Vorteil steter Betriebsbereitschaft, war aber anderseits zur festen Aufstellung gezwungen. Als man mit der Zeit gelernt hatte, leistungsfähige Dampfkessel von kleinen Abmessungen und hoher Spannung zu bauen, wurde die Möglichkeit eröffnet, den Dampfkran mit einem eigenen Kessel auszurüsten und das Ganze fahrbar und weiterhin selbstfahrend zu machen. Dadurch wurde freie Beweglichkeit gewonnen, und der Kran konnte demgemäß ein großes Arbeitsfeld bestreichen. Der Vorteil steter Betriebsbereitschaft ging allerdings verloren; außerdem arbeitete der kleine Krankessel naturgemäß weniger wirtschaftlich als die zentrale Kesselanlage. Freilich wurde dieser letztere Nachteil dadurch teilweise ausgeglichen, daß der Dampfverlust durch Kondensation in der langen Zuleitung erspart wurde.

Der fahrbare Dampfkran gewann bald eine typische Gestalt, wie sie durch Fig. 88 (entnommen aus Colyer Nr. 38) gekennzeichnet wird, die einen Dampfkaikran aus den siebziger Jahren darstellt. Das Krangerüst wurde anfangs größtenteils aus Gußeisen hergestellt; als später das Walzeisen billiger wurde, traten mehr und mehr genietete Walzeisenteile an Stelle der Gußstücke. Moderne Dampfkrane bestehen fast ausschließlich aus Walzeisen und Stahlguß; Gußeisen wird nur noch für untergeordnete kleinere Teile verwendet.

Fig. 87. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 88.

Bemerkenswert ist die sehr einfache Steuerung des Hubwerks, die derjenigen von alten Mühlenaufzügen nachgebildet ist; das Vorgelege ist in Exzentern gelagert; wird der Handhebel heruntergedrückt, so wird das Vorgelege gehoben und dadurch das auf ihm sitzende große Stirnrad außer Eingriff mit dem Ritzel auf die Kurbelwelle gebracht und gleichzeitig der an das genannte Rad angegossene Bremskranz an einen feststehenden Bremsklotz gedrückt.

Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts wurden Kaikrane lediglich für Schwerlasten benutzt, d. h. zum Ausladen von Lasten, die so schwer waren, daß sie von Hand nicht bewältigt werden konnten. Alle leichten Lasten — Fässer, Säcke, Ballen — wurden von Hand gerollt, auf schiefen Ebenen geschleift oder getragen.

Erst als die kleinen billigen Segelschiffe durch große kostspielige Dampfer verdrängt wurden, änderte sich die Sachlage. Das große in den Dampfern angelegte Kapital kann nur verzinst und getilgt werden, wenn sie möglichst viele Fahrten machen, wenn sie also ihre Aufenthaltszeit in den Häfen möglichst abkürzen. Rasche Entladung wurde daher dringendes Bedürfnis. Kam es vorher darauf an, schwere Lasten mit geringer Geschwindigkeit zu heben, so wurde nun Massentransport gefordert, d. h. es wurde verlangt, daß die Kaikrane leichte Lasten von 1 bis 2 t mit möglichst großer Geschwindigkeit bis zu 1 m der Sekunde heben und mit einer Geschwindigkeit bis zu 2 m der Sekunde schwenken. Größere Lasten auf einmal zu nehmen, wäre unzweckmäßig, weil das Anlegen der Schlingketten sich dann allzu umständlich und zeitraubend gestalten würde.

Mit den zunehmenden Abmessungen der Dampfer mußten auch Ausladung, Auslegerhöhe und Hubhöhe der Kaikrane stetig gesteigert werden, so daß man schließlich auf Ausladungen bis zu 15 m, auf Auslegerhöhen bis zu 10 m und auf Hubhöhen bis zu 20 m kam.

Solange die Schiffe klein und leicht beweglich waren und wenig Luken hatten, konnte man die Krane feststehend ausführen; das Schiff wurde dann so verholt, daß die Luke vor den Kran zu stehen kam. Bei den schweren Dampfern wurde dieses Verfahren unausführbar. Es war daher unbedingt notwendig, die Krane fahrbar einzurichten. Nachdem das Schiff vertaut war, wurde vor jede Deckluke ein Kran gefahren, so daß aus allen Luken gleichzeitig entladen werden konnte.

Eine weitere Forderung, die an Kaikrane gestellt wurde, war die steter Betriebsbereitschaft. Sobald ein Schiff einlief, mußten die Krane unverzüglich ihre Arbeit beginnen können.

Diesen Anforderungen der Massenverladung konnte der Dampfkran nur ungenügend entsprechen. Der an eine zentrale Kesselanlage angeschlossene Dampfkran war ohnehin nicht geeignet, weil er nur feststehend verwendet werden konnte. Der Gedanke, eine bewegliche Dampfleitung auszuführen, trat erst sehr viel später auf, als die Einzelheiten der Rohrleitungen wesentlich vervollkommnet waren. Der fahrbare Dampfkran mit eigenem Kessel aber bot nicht die verlangte sofortige Betriebsbereitschaft, da das Anheizen zwei Stunden in Anspruch nahm. Außerdem war noch das verwickelte Triebwerk des damaligen Dampfkrans wenig für eine Massenverladung mit großen Geschwindigkeiten geeignet.

Man sah sich daher nach einem Kraftverteilungssystem um, welches besser als der unmittelbare Dampfantrieb für den Kaibetrieb sich eignete. Wie bei den Stahlwerksmaschinen bereits erwähnt, hatte Sir W. G. Armstrong bereits im Jahre 1846 den von Bramah zuerst gefaßten Gedanken der Druckwasserübertragung aufgenommen und praktisch fertig durchgebildet.

Fig. 89. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 89 (linker Teil).

Fig. 89 (rechter Teil).

Der erste Druckwasserkran wurde nach einer Mitteilung in dem Practical Mechanic and Engineers Magazine vom Mai 1847 von Armstrong auf dem Kai zu Newcastle-on-Tyne aufgestellt. Er war an die städtische Wasserleitung angeschlossen, die dort eine Pressung von 6 Atm. besaß. Wie Fig. 89 (entnommen aus Dinglers Journal 1847, Bd. 106, Taf. 3) zeigt, war dieser Kran mit feststehender gußeiserner Säule in Hohlgußform ausgeführt. Der drehbare Ausleger setzte sich aus einer hölzernen Druckstrebe mit gußeisernen Endstücken und aus zwei Rundeisen-Zugstangen zusammen. Besonders bemerkenswert ist, daß bei diesem ersten Druckwasserkran bereits drei Hubzylinder nebeneinander angeordnet waren, von denen der mittlere für kleine Lasten, die beiden äußeren für mittlere und alle drei für große Lasten mit Druckwasser gefüllt wurden. Die Treibzylinder für das Hubwerk waren im Fundament schief liegend eingemauert, um das Senken des leeren Hakens zu erleichtern; ihre Kolben hoben die Last mittels eines Kettenrollenzuges. Da drei Kettenstränge gleichzeitig verkürzt wurden, so war der Lasthub dreimal so groß wie der Kolbenhub. Ein zweiter Treibzylinder war doppeltwirkend und in wagrechter Lage angeordnet; seine Kolbenstange war mit einer Zahnstange gekuppelt, die in ein am drehbaren Ausleger festgeschraubtes Stirnrad eingriff. Die Bewegung des Kolbens veranlaßte das Schwenken des Auslegers. Beide Treibzylinder wurden durch Flachschieber gesteuert, die mittels Schraubenspindeln und Kurbeln betätigt wurden. Bereits bei dieser Ausführung waren Sicherheitsventile x und Nachsaugventile y am Schwenkzylinder eingebaut worden.

Die Einzeldurchbildung war noch eine sehr mangelhafte: die Teile des Triebwerks waren einzeln auf das Mauerwerk geschraubt, ohne unmittelbare Verbindung miteinander. Namentlich die Lagerung des Hubzylinders war sehr unbehilflich. Zudem nahm das Triebwerk einen unverhältnismäßig großen Raum im Fundament ein und war trotzdem schlecht zugänglich.

Weitere Druckwasserkrane wurden — wie Glynn mitteilt — von Armstrong in den Albert-Docks zu Liverpool mit Anschluß an die städtische Wasserleitung von 6 Atm. aufgestellt, ein Kran von 15 t Tragkraft mit 6 Atm. Wasserpressung in Glasgow.

Nach dem Bericht von Colyer hat Armstrong ferner eine Anlage im Hafen von Grimsby geschaffen. Da man in Liverpool die Erfahrung gemacht hatte, daß in städtischen Leitungen der Druck sehr stark schwankt, so wurde in Grimsby ein Hochbehälter von 150 cbm Inhalt in einer Höhe von 70 m aufgestellt, so daß er Druckwasser von 7 Atm. liefern konnte. Die Hauptleitung besaß eine lichte Weite von 325 mm Durchmesser.

Da dieser Behälter mit seinem Turm natürlich sehr kostspielig war, so bemühte sich Armstrong, an Stelle des offenen Hochbehälters einen geschlossenen Windkessel einzuführen, fand aber den Druck dabei zu sehr veränderlich.

Dagegen erwies sich als eine wesentliche Verbesserung des hydraulischen Systems der Ersatz des Hochbehälters durch den Gewichtsakkumulator, den ebenfalls Armstrong einführte und zwar im Jahre 1851. Der Akkumulator ermöglichte — wie bereits bei den Stahlwerkskranen ausgeführt — die Anwendung höherer Pressung bis zu 50 Atm. und gestattete infolgedessen, Leitungen von kleinem Querschnitt und geringen Kosten einzubauen.

Im Jahre 1859 gab es in England nach einem Bericht von Armstrong (Mechanics Magazine 1859) bereits 1200 Druckwasser-Hebemaschinen, die von Dampfpumpen mit zusammen 3000 PS gespeist wurden.

Einen wesentlichen Fortschritt stellt der in Fig. 90 (entnommen aus Colyer Nr. 8) dargestellte Druckwasserkran dar, der ungefähr zwei Jahrzehnte später, in den Siebziger Jahren erbaut worden ist. Als besondere Eigentümlichkeit ist zu beachten, daß der Treibzylinder gleichzeitig als drehbare Kransäule ausgebildet ist, die mittels Spurlager und Halslager im Fundament gelagert und mit dem ganz aus Walzeisen hergestellten Ausleger unmittelbar verschraubt ist. Der Kolben ist als Tauchkolben ausgebildet und arbeitet mit zwei hintereinander geschalteten Kettenrollenzügen auf die Last, so daß der Lasthub das Vierfache des Kolbenhubes beträgt. Zwei wagrechtliegende Treibzylinder bewirken mittels Tauchkolben und Kettenrollenzügen das Schwenken des Auslegers.

Fig. 90.

Im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführung sind hier alle Teile zu einem starren Ganzen verschraubt, das wenig Platz einnimmt, gut zugänglich ist und eine Gewähr für dauernd gutes und genaues Arbeiten gibt.

Diese Konstruktion entsprach den Anforderungen des Kaibetriebes insofern vorzüglich, als sie ein rasches und gleichzeitig betriebssicheres Arbeiten ermöglichte, einfach und übersichtlich in der Anordnung war, geringe Anlagekosten erforderte und geräuschlos arbeitete. Es fehlte nur noch die Fahrbarkeit. Um auch diese zu erreichen, versah man die Druckwasserleitung mit zahlreichen Anschlußstutzen und führte das vom Anschlußstutzen zum Kran führende Verbindungsrohr als Teleskoprohr oder als Gelenkrohr aus, so daß nunmehr der fahrbare Kran jede beliebige Stellung einnehmen konnte.

Fig. 91.

Fig. 91 (entnommen aus Colyer Nr. 6) zeigt einen fahrbaren Druckwasserkran nach einer Ausführung aus den Siebziger Jahren. Der aus Walzeisen genietete Kranwagen bewegt sich auf einem Breitspurgleis. In dem Kranwagen ist die drehbare Kransäule gelagert, die ebenfalls aus Walzeisen genietet ist, und an die an der einen Seite der Ausleger, an der anderen ein Gegengewicht angeschlossen ist. Der Treibzylinder für das Hubwerk liegt im Inneren der Säule; der Kolben arbeitet mit einem aus sechs Strängen gebildeten Kettenrollenzug auf den Lasthaken. Die Schwenkzylinder liegen im unteren Teil des Kranwagens.

Damit der fahrbare Kran ausreichende Standfestigkeit besitzt, muß die Spurweite des Kranwagens ausreichend groß gehalten werden; sie beträgt meist 2,4 m. Durch den breiten Wagen wird die ganze Kaimauer entlang ein Streifen von rund 2,6 in Breite fortgenommen, der sonst zur Aufstellung von Fahrzeugen benutzt werden konnte. Man kam daher auf den Gedanken, den Kranwagen als ein Portal von solcher lichten Weite auszubilden, daß normale Eisenbahnwagen unter diesem Portal durchfahren können. Die schmalen Beine des Portals nehmen dann nur geringen Raum auf dem Kai in Anspruch.

Fig. 92.

Fig. 92 und Fig. 93 (entnommen aus Anvers »Port de Mer«) stellen Portalkrane dieser Art dar.

In diesem Bestreben, Raum zu sparen, ging man schließlich noch weiter und führte das Portal so aus, daß nur die Vorderbeine auf der Kaimauerschiene laufen, während der rückwärtige Teil des Portals sich auf eine am Kaischuppen montierte Schiene stützt.

Fig. 94 (entnommen aus Ernst, Taf. 84) stellt die erste Ausführung dieser Art dar, die in Bremen nach dem Vorschlag von Neukirch im Jahre 1887 erfolgte. Der Kranwagen erscheint hier als ein aus Walzeisen genietetes sog. Winkelportal, an dem der Ausleger drehbar aufgehangen ist. Der Treibzylinder des Hubwerks ist an dem drehbaren Ausleger montiert, die Schwenkzylinder sitzen am Winkelportal.

Im wesentlichen hatte in dieser Gestaltung der Druckwasser-Kaikran seine vollkommene Durchbildung erlangt und wurde im folgenden nur noch in Einzelheiten verbessert. Er entsprach hinsichtlich Schnelligkeit, Sicherheit, Einfachheit und Wirtschaftlichkeit allen Anforderungen des Kaibetriebes.

Nur zwei Nachteile des Druckwasserbetriebes waren nicht zu beseitigen: die Empfindlichkeit gegen Einfrieren und die hohen Anlagekosten der Druckwasserleitung.

Fig. 93.

Man hatte im Lauf der Zeit die verschiedensten Mittel versucht, um das Einfrieren zu verhüten: man wärmte das Wasser, man setzte Salze zu, man sorgte für fortwährende Zirkulation, man brachte Gasheizung an, man isolierte Rohre und Zylinder durch Wärmeschutzmittel. Alle diese Mittel erwiesen sich aber als Notbehelfe, die das Übel nicht grundsätzlich beseitigten.

Die Druckwasserleitungen an sich waren verhältnismäßig billig. Man hatte sie anfangs unmittelbar in das Erdreich gelegt, machte damit aber schlechte Erfahrungen, denn zahlreiche Rohrbrüche waren die Folge der unvermeidlichen Senkungen im Erdreich. Schließlich ging man allgemein dazu über, die Rohrleitungen in gemauerten Tunnels unterzubringen, die aber ihrerseits hohe Anlagekosten erforderten.

Diese beiden Nachteile des Druckwasserbetriebes führten zu Bemühungen, den Dampfbetrieb den Anforderungen des Kaibetriebes anzupassen. Bereits in den Achtziger Jahren hatte der Engländer Brown eine eigenartige Dampfkrankonstruktion geschaffen, die dem hydraulischen Kran nachgebildet war.

Fig. 94.

Fig. 95a und b (entnommen aus Ernst, Taf. 85) zeigen diese Konstruktion. Der Dampf tritt hier nicht in eine Dampfmaschine mit Stirnradübersetzung üblicher Art, sondern in zwei Hubzylinder, deren Kolben vermittelst eines Rollenzuges unmittelbar die Last heben. Zum Festhalten und zum Senken der Last dient ein Wasserbremszylinder, der zwischen den Dampfzylindern angeordnet ist, und dessen Kolben starr mit den Dampfkolben verbunden ist. Beim Heben der Last saugt der Kolben des Bremszylinders Wasser aus einem Behälter durch ein Rückschlagventil an. Sobald der Dampfzufluß abgesperrt wird, schließt sich das Rückschlagventil des Bremszylinders und der Kolben desselben setzt sich auf das eingeschlossene Wasser auf, so daß die Last sicher festgehalten wird. Wird das Rückschlagventil gelüftet, so sinkt die Last mit genau regelbarer Geschwindigkeit. Ein weiterer Dampfzylinder besorgt das Schwenken des Auslegers.

Diese Brownsche Konstruktion arbeitet ebenso rasch und sicher wie ein Druckwasserkran. In wirtschaftlicher Beziehung verhält sie sich weniger günstig, weil durch Kondensation in den großen Zylindern beträchtliche Dampfverluste entstehen. Derartige Krane haben in England, in Holland und in Hamburg große Verbreitung gefunden.

Fig. 95a. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 95a (linker Teil).

Fig. 95a (rechter Teil).

Fig. 95b.

Ende der Achtziger Jahre wurden in Hamburg und in Altona Kaistrecken angelegt, die mit Brownschen Dampfkranen mit zentraler Dampfversorgung ausgerüstet waren.

Von einer Kesselanlage aus führten Dampfleitungen den hochgespannten Dampf am Kai entlang; diese Leitungen waren mit Anschlußstutzen in 10 m Entfernung versehen. Von letzteren führten Gelenkrohre zu den fahrbaren Winkelportalkranen.

Diese Anlagen haben sich bei starkem Betrieb als wirtschaftlich erwiesen, waren aber — wie zu erwarten — bei schwachem Betrieb unwirtschaftlich.

Während diese Anlagen in Betrieb gesetzt wurden, entstanden die ersten elektrisch betriebenen Straßenbahnen in Deutschland. Sie legten den Gedanken nahe, die Mängel des Druckwasser- und des Dampfbetriebes dadurch zu umgehen, daß man Kaikrane mit elektrischem Antrieb ausführte.

3. Von 1890 an: Elektrischer Antrieb.

Wenn man sich überlegt, daß ein weitverzweigtes Rohrleitungsnetz mit seinen zahlreichen Dichtungen, Absperrvorrichtungen und Gelenkrohren eine fortgesetzte Instandhaltung verlangt, die in den engen Tunnels nur mühsam ausführbar ist, und wenn man sich demgegenüber die Unverwüstlichkeit eines in die Erde gelegten guten Bleikabels und die Einfachheit einer Kontaktleitung vor Augen hält, so erscheint die elektrische Kraftverteilung von vornherein als weit überlegen gegenüber allen Verteilsystemen mit Rohrleitungen.

Fig. 96a.

Als weiterer Vorzug erscheint die vielseitige Verwendbarkeit des elektrischen Stromes. Druckwasser ist vorzüglich geeignet für hin- und hergehende Bewegungen, z. B. für kurzhubige Aufzüge, dagegen sehr wenig geeignet für rotierende Maschinen und gänzlich unbrauchbar für Beleuchtung. Der elektrische Strom ist für alle drei Verwendungsgebiete gleich gut geeignet.

Zu beachten ist hierbei der Umstand, daß Strom für Kraftversorgung vorzugsweise tagsüber, Strom für Beleuchtung vorzugsweise abends gebraucht wird. Die Dampfmaschinen der Zentrale lassen sich daher gut ausnutzen, wenn sie der Kraft- und Lichtversorgung zugleich dienen, wie dies bei elektrischem Kranbetrieb der Fall ist. Wird dagegen die Kraftversorgung durch Druckwasser bewirkt, so ist eine besondere Zentrale für Beleuchtung erforderlich, es müssen dann sowohl die Dampfmaschinen der Preßpumpen, wie diejenigen der Dynamomaschinen für den Höchstwert des Verbrauches bemessen sein, werden daher größer, teurer und weniger gut ausgenutzt. Betrieb und Verwaltung werden zudem weniger einfach, Kohlenverbrauch und Unterhaltung werden kostspieliger. Daß die Höchstwerte des Verbrauches von Kraft und Licht tatsächlich auf verschiedene Tageszeiten fallen, ist aus dem Schaubild Fig. 96a und b (mitgeteilt in: Engineering 1899, S. 160) ersichtlich. Das Schaubild von Southampton zeigt im Februar den Höchstbedarf an Kraft zwischen 7 Uhr morgens und 2 Uhr mittags, den Höchstbedarf an Licht zwischen 3 Uhr nachmittags und 10 Uhr nachts. In Kopenhagen fällt der höchste Kraftbedarf im Dezember in die Zeit zwischen 9 Uhr morgens und 5 Uhr nachmittags, der höchste Lichtbedarf in die Zeit zwischen 5 Uhr nachmittags und 7 Uhr abends.

Fig. 96b.

Als weitere grundsätzliche Vorzüge der elektrischen Kraftverteilung gegenüber der hydraulischen erscheinen die Unempfindlichkeit der ersteren gegen Frost und die Reinlichkeit des elektrischen Betriebes, die gleichbedeutend mit geringen Ausgaben für Anstrich ist.

So aussichtsreich von diesen allgemeinen Gesichtspunkten aus betrachtet der elektrische Betrieb von vornherein war, so waren doch im einzelnen bedeutende Schwierigkeiten zu überwinden, bis die Anpassung an die Eigenart des Kaibetriebes überwunden war.

Als Kranmotoren wurden bei den ersten Ausführungen dieselben Elektromotoren verwendet, die für den Antrieb von Werkstätten ausgebildet worden waren.

Diese Motoren waren empfindlich gegenüber Witterungseinflüssen, waren nicht ausreichend regelungsfähig, nahmen viel Raum ein und waren nicht derb genug gebaut, um den unvermeidlichen stoßweisen Beanspruchungen des Kranbetriebes auf die Dauer Trotz zu bieten. Diese Schwierigkeiten wurden gegen die Mitte der Neunziger Jahre dadurch überwunden, daß man den inzwischen erprobten Straßenbahnmotor als Kranmotor ausbildete. Der vollständig eingekapselte Bahnmotor war widerstandsfähig gegen feuchte Witterung, konnte vorübergehend auftretende hohe Stromstärken und mechanische Stöße gut ertragen, erlaubte eine weitgehende Geschwindigkeitsregelung und war auf engem Raum unterzubringen, erfüllte also alle Anforderungen des Kranbetriebes.

Besonders große Schwierigkeiten bot die Anpassung der Schaltapparate. Anfänglich wurden dieselben Anlasser verwendet, die für Werkstättenmotoren üblich waren; diese Anlasser erlaubten wohl, einen Motor langsam in Gang zu setzen, waren aber gänzlich ungeeignet für die stoßweise und rasch wiederholte Einschaltung der Kranmotoren; eine Betriebszeit von wenigen Wochen genügte, um diese Apparate unbrauchbar zu machen, die viel zu sehr Erzeugnisse der Feinmechanik als derbe Maschinenteile waren. Erst als die Kontakte genügend groß bemessen und leicht auswechselbar eingerichtet wurden, als für Vorkehrungen zum selbsttätigen Ausblasen der unvermeidlichen Funken gesorgt war und als das Ganze so derb durchgebildet war, daß es Witterungseinflüssen und roher Behandlung Widerstand leisten konnte, war eine Konstruktion geschaffen, die dem Kaibetrieb angepaßt war.

Schließlich war noch ein Hindernis zu überwinden: die Übersetzung vom rasch laufenden Elektromotor auf die langsam gehende Seiltrommel. Anfangs standen nur sehr schnell laufende Elektromotoren zur Verfügung, wodurch die Aufgabe von vornherein erschwert war. Die hierzu notwendige sehr große Übersetzung suchte man durch Schneckentriebe zu bewältigen, fand aber bald, daß diese Elemente nicht die erwünschte Einfachheit und Bedürfnislosigkeit in der Wartung besaßen. Dann ging man zu mehrfacher Stirnradübertragung über und lernte allmählich durch genaue Bearbeitung der Zähne, durch Wahl geeigneten Materials und durch starre Lagerung den Gang der Räder hinreichend ruhig zu gestalten. Der Bau von langsam laufenden Motoren erleichterte die Aufgabe. Schließlich kam man durch Fortschritte im Bau gedrängter Motoren dazu, daß zur Übersetzung von Motor auf die Seiltrommel nur noch ein einziges Stirnradpaar erforderlich war.

Nachdem diese Entwickelung der Einzelheiten vollzogen war, hatte der elektrisch betriebene Kaikran eine so weitgehende Einfachheit, Widerstandsfähigkeit und Sicherheit gewonnen, daß er in diesem Punkte alle früheren Systeme nicht nur erreichte, sondern sogar übertraf.

Fig. 97.

Die ersten Versuche mit elektrischem Kaibetrieb wurden in Hamburg gemacht. Dort wurden im Jahre 1890 zwei Versuchskrane aufgestellt, die zwar in den Einzelheiten — Motoren, Anlassern und Übersetzungsteilen — noch die Erscheinung von Erstlingsausführungen boten, die aber immerhin den sicheren Nachweis erbrachten, daß der elektrische Kran imstande war, bei einiger Durchbildung dem Kaibetrieb durchaus zu entsprechen.

Fig. 97 stellt den vom Eisenwerk (vorm. Nagel und Kaemp) A.-G. in Hamburg erbauten Versuchskran dar, der als Winkelportalkran gebaut war und über eine Tragkraft von 2,5 t bei 10 m Ausladung und 1 sekm Hubgeschwindigkeit verfügte.

Die erste vollständige Kaianlage mit elektrischem Betrieb wurde in Rotterdam geschaffen. Die dortige Hafenverwaltung unter Leitung der Herren de Jongh und van Ysselsteyn ließ auf dem Wilhelminakai 7 elektrisch betriebene Kaikrane von 2 t Tragkraft, 13 m Ausladung und 1,2 sekm Hubgeschwindigkeit durch das Eisenwerk (vorm. Nagel und Kaemp) A.-G. aufstellen, nachdem sie durch die Hamburger Versuchsanlage die Überzeugung gewonnen hatte, daß die ersten Schwierigkeiten bereits überwunden waren. Bei der Inbetriebsetzung der Anlage im Jahre 1894 zeigte sich tatsächlich, daß alle Einzelheiten den Beanspruchungen des Kaibetriebes gewachsen waren. In dem ersten Betriebsjahr wurden nur die Anlasser gegen eine inzwischen entstandene vollkommenere Konstruktion ausgetauscht, alle anderen Einzelheiten blieben bis heute unverändert.

Fig. 98.

Der Aufbau der Rotterdamer Krane Fig. 98 entspricht bereits vollständig der heute üblichen Ausführung: das Gerüst ist nahezu ausschließlich aus Walzeisen genietet, unter Einfügung von Stahlgußstücken für die Lagerungsteile. Gußeisen wurde nur für solche Teile verwendet, die von den Hauptkräften nicht durchlaufen werden.

Im Laufe der inzwischen verflossenen Jahre sind weitere 20 Krane von 2 t Tragkraft und 12 Krane von 3 t Tragkraft aufgestellt worden. Obwohl diese Ausführungen aus späterer Zeit und zum Teil von anderen Werken stammen, so ist doch der ursprüngliche Typ in allen Einzelheiten beibehalten worden, wohl der beste Beweis dafür, daß die Konstruktion von Anfang an das Rechte getroffen hat.

Fig. 99.

Unmittelbar nach der Inbetriebsetzung der Rotterdamer Anlage wurden elektrisch betriebene Kaikrane an zahlreichen Stellen aufgestellt: in Mannheim, Kopenhagen, Düsseldorf, Dresden (erste Anlage mit Drehstrom), Bingen, Ludwigshafen, Genua, Emden.

Die größten Kaianlagen mit elektrischem Betrieb sind in Hamburg entstanden. Im Jahre 1900 bereits wurden 58 Krane am O’Swald und Amerikakai aufgestellt. Diese Krane werden von einem Kraftwerk versorgt, das 1000 KW Gleichstrom von 550 V liefern kann. Die umfangreichste Anlage aber entstand im Jahre 1904 im Kaiser Wilhelm-Hafen. Dort wurden, wie Fig. 99 zeigt, 135 Krane aufgestellt, die von einem besonderen Kraftwerk gespeist werden, das 1500 KW Gleichstrom von 440 V liefert. Diese Krane verfügen über eine Tragkraft von 3 t bei einer Ausladung von 11 m und bei einer Hubgeschwindigkeit von 0,7 sekm für Vollast und von 1,0 sekm für 1,25 t Last. Sie sind zum größeren Teil von der Benrather Maschinenfabrik, zum kleineren Teil vom Eisenwerk (vorm. Nagel & Kaemp) A.-G. ausgeführt worden.

Nach der Inbetriebsetzung der Rotterdamer Anlage wurde nur noch eine einzige Anlage mit Druckwasserbetrieb in Auftrag gegeben und im Jahre 1898 in Köln in Betrieb gesetzt. Dort lagen die Verhältnisse insofern eigenartig, als die Energie aus einem bereits vorhandenen großen städtischen Werk bezogen werden sollte, das einphasigen Wechselstrom lieferte; für einphasigen Wechselstrom gab es indessen Elektromotoren, die unter Belastung anliefen, damals noch nicht, wohl aber stetig laufende Motoren. Es wäre daher notwendig gewesen, Umformer aufzustellen, welche den einphasigen Wechselstrom in Gleichstrom verwandeln. Die städtische Behörde war damals der Meinung, es sei wirtschaftlicher, eine durch stetig laufende Elektromotoren angetriebene Pumpenanlage aufzustellen, welche hydraulische Krane betrieb. Neuerdings — 1905 — sind in Köln Kaikrane mit Einphasenmotoren aufgestellt worden, die sich durchaus bewährt haben.

Die Entwickelung vom Tretradkran zu Heidelberg aus dem Anfang des 19. Jahrhunderts bis zum elektrisch betriebenen Kaikran von 1900 läßt sich in ihren wirtschaftlichen Folgen durch einen Vergleich der Leistungen am besten überschauen.

Tretrad-Kaikran aus dem Jahre 1768

Elektrisch betriebener Kaikran aus dem Jahre 1900

Tragkraft

2 t

3 t

Hubgeschwindigkeit

0,03 sekm für 0,5 t Last

1,0 sekm für 1 t Last

Leistung am Haken gemessen

0,2 PS

13 PS

Stündliche Lieferung

5 t

30 t

Ausladung vom Drehpunkt

8 m

12 m

Nutzbare Ausladung

4 m

10 m

Anlagekosten

5000 M.

17000 M.

Bedienungsmannschaft

3 Mann am Tretrad

1 Steuermann

Gesamtbetriebskosten für 1 t gehobene Last

0,30 M.

0,005 M.

Gesamtbetriebskosten für Arbeitsfeld

Kreis 8 m Durchm.

Rechteck 24 m breit, beliebig lang.

Dieser Vergleich zeigt, daß die Betriebskosten auf den 60. Teil des ursprünglichen Wertes heruntergegangen sind. Es liegt nun die Frage nahe, ob eine weitere Verminderung möglich ist und in welcher Richtung eine Verbesserung eintreten kann, die zu diesem Ziele führt.

Die Leistungsfähigkeit könnte gesteigert werden: durch Vergrößerung der Tragkraft, durch Steigerung der Geschwindigkeit und durch Abkürzung der Zeit, die zum Anhängen und Abhängen der Last notwendig ist.

Die Vergrößerung der Last würde das Anhängen um so viel schwieriger und zeitraubender gestalten, daß die Stundenleistung eher vermindert als gesteigert würde. Die Vergrößerung der Hub- und Schwenkgeschwindigkeit würde die Stundenleistung nur wenig steigern, weil die Hub- und Schwenkzeit zu kurz ist im Verhältnis zu der Dauer der Pause, in welcher die Lasten an- und abgehängt werden. Ein ganzes Kranspiel umfaßt für mittlere Verhältnisse folgende Zeiten:

Heben der Last aus dem Schiff 15 m hoch

mit

1

sekm

erfordert

20

Sek.

Schwenken der Last nach dem Land um 180°

„

2

„

„

25

„

Senken der Last 5 m tief

„

1

„

„

8

„

Heben des Hakens 5 m hoch

„

1,5

„

„

6

„

Schwenken des Hakens nach dem Schiff um 180°

„

2

„

„

25

„

Senken des Hakens in das Schiff 15 m tief

„

1,5

„

„

12

„

96

Sek.

Die lotrechten Bewegungen können zum Teil während des Schwenkens ausgeführt werden, so daß für das ganze Kranspiel nicht 96, sondern nur rund 80 Sekunden erforderlich sind.

Anhängen der Last im Schiff und Abhängen an Land erfordert rund 40 Sekunden. Es läßt sich daher eine weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit nur insoweit erwarten, als etwa die Pause etwas abgekürzt werden kann.

Das An- und Abhängen der Last erfordert je nach Art der Last vier bis acht geübte Hilfsarbeiter, ist also sehr kostspielig im Vergleich zu den eigentlichen Kranbetriebskosten. Bei Lasten, die aus gleichmäßigen kleinen Stücken bestehen — Kohle, Erz, Sand u. dgl. — hat man es bereits dahin gebracht, die Hilfsmannschaft durch technische Mittel zu ersetzen.

Zunächst führte man Fördergefäße ein, die an einem Bügel drehbar so aufgehängt sind, daß der Schwerpunkt des gefüllten Kübels über dem Drehpunkt des Kübels liegt und daß der Schwerpunkt des leeren Kübels unter den Drehpunkt fällt.

Fig. 100.

Fig. 100 zeigt einen solchen Kübel. In der aufrechten Stellung ist der Kübel durch eine Sperrklinke gegen den Bügel festgestellt. Soll entleert werden, so löst ein Arbeiter mit einer Stange die Klinke aus, so daß der gefüllte Kübel umkippt, nach Entleerung von selbst in die ursprüngliche Lage zurückkehrt und sich selbsttätig wieder festklinkt.

Bei dieser Einrichtung ist aber immer noch ein Hilfsarbeiter zum Ausheben der Sperrklinke notwendig. Man löste daher später die Sperrklinke dadurch aus, daß der Kranführer den Kübel so dicht bis unter den Auslegerkopf zog, daß die Sperrklinke gegen einen Anschlag traf und dadurch selbsttätig ausgelöst wurde. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Kohle aus großer Höhe herunterstürzt, wodurch sie stark zerkleinert und entwertet wird. Außerdem ist eine starke Staubentwickelung unvermeidlich.

Fig. 101. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 101 (oberer Teil).

Fig. 101 (unterer Teil).

Ein anderes Hilfsmittel zur selbsttätigen Herbeiführung der Entleerung wurde dadurch geschaffen, daß man einen Anschlag an der Sperrklinke anbrachte, der letztere auslöste, sobald der Kübel auf dem Boden aufstieß. Dieses Mittel ist aber nur dort anwendbar, wo auf Halden geschüttet wird.

Allgemein anwendbar ist eine Entleerungsvorrichtung, die so gestaltet ist, daß sie vom Kranführer selbst und zwar in beliebiger Höhe ausgelöst werden kann.

Fig. 101 stellt ein Fördergefäß dar, das für diesen Zweck gebaut ist. Es besteht aus zwei Teilen, die durch ein Gelenk miteinander verbunden und so gestaltet sind, daß das Gefäß von selbst geschlossen bleibt, wenn es am Gelenk aufgehangen wird. Die Hauptkette greift an diesem Gelenk an. Eine zweite Kette — die Entleerungskette — gabelt sich in zwei Stränge, die an den oberen Rändern des Gefäßes anfassen. So lange die Entleerungskette schlaff ist, bleibt das Gefäß geschlossen; wird sie dagegen festgehalten, während die Hauptkette nachgelassen wird, so öffnet sich das Gefäß.

Es ist daher nun weiter nichts erforderlich als eine Vorkehrung am Führerstand, um die Entleerungskette festhalten zu können.

Fig. 102a.

Für diesen Zweck ist eine ganze Reihe von Vorkehrungen ersonnen worden, die zum Teil recht umständlicher Art sind. Weitaus die einfachste Auslösung läßt sich dadurch schaffen, daß man eine Klemmvorrichtung für die Entleerungskette anbringt, wie sie in Fig. 101 dargestellt ist. Die Entleerungskette a ist an der gleichen Kettentrommel befestigt wie die Hauptkette und ist ebenso lang wie diese, wickelt sich also gleichmäßig mit der Hauptkette auf und ab, wobei der Kübel stets geschlossen bleibt. Die Entleerungskette läuft zwischen zwei Paar Leitrollen dd; zwischen diesen Rollenpaaren sind Klemmbacken ef angeordnet, von denen der obere e feststeht, während der untere f gelenkig aufgehangen ist und durch sein Eigengewicht in geöffneter Lage gehalten wird, so daß die Entleerungskette frei zwischen den Klemmbacken hindurchgleiten kann. Soll entleert werden, so wird durch einen Fußtritt der untere Klemmbacken nach oben bewegt und die Entleerungskette eingeklemmt. Nun wird die Kettentrommel in der Senkrichtung bewegt; die Hauptkette geht infolgedessen nach abwärts, während die Entleerungskette festgehalten wird: der Kübel muß sich daher öffnen.

Die selbsttätige Entleerung spart einen Teil der Hilfsmannschaft und kürzt die Pause ab; das Einschaufeln des Fördergefäßes beansprucht aber nach wie vor eine beträchtliche Zahl von Hilfsarbeitern. Es lag daher nahe, auf dem eingeschlagenen Weg noch weiter zu gehen und das Gefäß so zu gestalten, daß nicht nur die Entleerung, sondern auch die Füllung selbsttätig erfolgen kann. Die Verwirklichung dieses Gedankens führte zur Konstruktion der sog. Selbstgreifer.

Die in der Einzelgestaltung sehr verschiedenen Ausführungen beruhen alle auf einem Grundsatz, der an Fig. 102a, b und c an dem sehr einfachen Greifer von Hone deutlich erkennbar ist.

Die Gestalt des Greifers ist derjenigen des vorher dargestellten Entleerungsgefäßes ähnlich: auch hier sind zwei schaufelartige Teile aa mittels Gelenkbolzen bb an einem Rahmen c aufgehängt und so geformt, daß der Greifer im geschlossenen Zustand eine Mulde vom Halbkreisquerschnitt bildet. Die Unterkanten der Schaufeln sind mit Schneiden oder Zähnen aus gehärtetem Stahl ausgerüstet.

Fig. 102b.

Die Aufhängung des Greifers ist dagegen eine ganz andere als die des Entleerungsgefäßes. Während bei letzterem das Hauptseil an dem Rahmen des Gefäßes angreift, zieht hier das Seil unmittelbar an den Schaufeln, ist also bestrebt, deren Schluß herbeizuführen. Bei Greifern für sehr feinkörniges Gut, wie Getreide, erzeugt bereits der einfache Seilzug eine hinreichend große Schließkraft. Bei grobstückigem Gut, wie Kohle, dagegen muß durch eine Übersetzung dafür gesorgt werden, daß die Schließkraft größer als der Seilzug wird, da nur das Überwiegen des Greifergewichtes über den Seilzug das Eingraben des Greifers herbeiführen kann.

Fig. 102c.

Diese Übersetzung wird bei den verschiedenen Ausführungen von Greifern durch verschiedenartige Mittel erreicht: durch Zahnräder, durch Übersetzungstrommeln, am häufigsten durch Rollenzüge. Auch der Honegreifer verwendet letzteres Mittel. Die von dem Kran herabreichende Seilschlinge dd umschlingt mit sechs Strängen zwei Rollenköpfe, von denen der obere e im Greiferrahmen c starr gelagert ist, während der untere f in einer senkrechten Führung des Rahmens verschiebbar ist.

Fig. 102a zeigt den Greifer in geöffnetem Zustand. Der untere Rollenkopf befindet sich in seiner höchsten Stellung, die Schaufeln hängen lose herab. Sobald sich der Greifer auf das Fördergut aufsetzt, werden die Seile schlaff, der untere Rollenkopf sinkt durch sein Eigengewicht in seine tiefste Stellung herab und klinkt sich mit der Sperrklinke g selbsttätig in einen Kreuzkopf h ein, der durch Zugstangen mit den Schaufeln verbunden ist. Fig. 102b Sobald die Seilschlinge vom Kran eingeholt wird, bewegt sich der untere Rollenkopf mit dem eingeklinkten Kreuzkopf nach oben, die Schaufeln werden infolgedessen mit einer Kraft, gleich dem Dreifachen der in den beiden Seilzügen zusammen wirksamen Hubkraft, geschlossen. Damit bei dieser Bewegung nicht der ganze Greifer nach aufwärts steigt, muß sein Eigengewicht größer als die Hubkraft sein. Haben die Schaufeln sich geschlossen, ist also der Greifer gefüllt, so steigt der ganze Greifer geschlossen in die Höhe (Fig. 102c). In der höchsten Stellung wird durch einen Anschlag am Kran die Sperrklinke ausgelöst und dadurch die Verbindung zwischen dem unteren Rollenkopf und dem Kreuzkopf aufgehoben. Die Schaufeln würden mit einem Ruck sich öffnen, wenn nicht eine Ölbremse i vorhanden wäre, welche das Öffnen der Schaufeln verzögert, so daß der Inhalt des Greifers allmählich herausfließt. Sobald die Entleerung vollzogen ist, kann der Greifer ohne weiteres herabgelassen werden und seine Arbeit von neuem beginnen.

Die Selbstgreifer haben gegenwärtig eine außerordentlich weite Verbreitung gefunden und zwar hauptsächlich zur Verladung von kleinstückigen Kohlen und Erzen. Für grobe Stückkohle und grobstückige Erze sind sie zurzeit noch nicht verwendbar. Auch füllen sie sich ohne Nachhilfe von Hand nur dann vollständig, wenn sie in eine Mulde greifen können, so daß die Kohle dem Greifer gewissermaßen zufließt. Dagegen geht ihre Leistung sehr herab, wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, wenn also etwa Kohle aus dem engen Raum eines Eisenbahnwagens oder aus flachen Kanalschiffen herausgegriffen werden soll.

Weitere Unvollkommenheiten liegen darin, daß der Greifer mit einer gewissen Wucht auf die Kohle herabfallen muß, um sich energisch eingraben zu können, und daß meist etwas Nachhilfe von Hand notwendig ist, um den Greifer an die rechte Stelle zu bringen. Ersteres führt häufig zu Verletzungen der Schiffsböden, letzteres ist nicht nur mit Kosten, sondern auch mit einiger Gefahr verbunden.

Fig. 103.

Diese Nachteile rühren im Grunde genommen alle davon her, daß der Greifer an Ketten hängt und infolgedessen vom Kranführer nur unvollkommen beherrscht werden kann. Sie werden sofort behoben, wenn man den Greifer nicht an Ketten aufhängt, sondern durch ein starres Glied — einen gelenkigen Stiel — mit dem Kran verbindet. In Deutschland sind derartige Stielgreifer noch nicht in Anwendung gekommen. In Amerika sind sie aber sehr verbreitet.

Fig. 103 zeigt einen Stielgreifer von kleinen Abmessungen nach einer Ausführung der Temperly Transporter Co. in London. Der Stiel dient hier nicht zur unmittelbaren Aufhängung, sondern lediglich zur sicheren Führung des Greifers; der Schluß des Greifers wird durch einen Dampfzylinder, unabhängig von dem Hubseil, herbeigeführt. Die erreichte Stundenleistung beträgt 60 t.

Eine amerikanische Ausführung in weit größeren Abmessungen zeigen Fig. 104a und b (entnommen aus »Engineering News« 1905 S. 125). Hier sitzt der Greifer an einem senkrechten Stiel, der durch einen Balancier und durch einen Lenker eine Parallelführung erhält, so daß eine senkrechte Bewegung erzielt wird. Der Greifer wird durch einen besonderen Elektromotor, der in den Stiel eingebaut ist, geschlossen und faßt 10 t. Derartig große Abmessungen sind naturgemäß nur dort verwendbar, wo besonders gebaute Schiffe zur Verfügung stehen. Der Stiel kann um seine senkrechte Achse gedreht werden, und der Greifer kann quer zum Stiel verschoben werden, so daß er eine Kreisfläche bestreichen kann. Die mit dieser gewaltigen Maschine erreichte Stundenleistung beträgt 400 t.

Wie aus den beiden Beispielen ersichtlich ist, gewährt der Stielgreifer, abgesehen von seiner viel genaueren Führung und Steuerung, den weiteren Vorteil, daß die Schlußkraft nicht durch das Hubseil zugeleitet zu werden braucht, daß sie vielmehr in sehr einfacher Weise durch einen besonderen Motor erzeugt werden kann, der in unmittelbarer Nähe des Greifers an dem Stiel selbst montiert wird.

Die in Fig. 104a dargestellte Anordnung des Stielgreifers hat dem Seilgreifer gegenüber noch den wirtschaftlichen Vorzug, daß das Greifereigengewicht durch ein am Balancier angebrachtes Gegengewicht ausgeglichen werden kann, so daß nur die reine Nutzlast gehoben zu werden braucht, während beim Seilgreifer eine doppelt so große Last bewegt werden muß. Da während des Schließens kein nach aufwärts wirkender Seilzug vorhanden ist, so genügt ein geringer Gewichtsüberschuß zur Herbeiführung eines sicheren Eingrabens.

Fig. 104a.

Für Stückgüter aller Art — Säcke, Ballen, Kisten — ist es bisher bei dem alten Verfahren des Anhängens von Hand mittels Schlingketten geblieben. Nachdem aber in den Hüttenwerken — wie es bereits dort dargestellt wurde — mit Erfolg Krane in Betrieb gesetzt worden sind, welche Blöcke, Barren, Träger und Schienen selbsttätig mit Zangen fassen, so ist Aussicht vorhanden, daß sich auch für den allgemeinen Kaibetrieb geeignete Greifzangen konstruieren lassen werden. Die besondere Schwierigkeit liegt hier darin, daß diese Greifzangen so gestaltet sein müssen, daß sie sich den sehr veränderlichen Abmessungen und Formen der Stückgüter anpassen, und daß sie vom Führerstand aus genau beherrscht werden müssen. Voraussichtlich wird nur der Stielgreifer diese Aufgabe lösen können, nachdem man auch in den Hüttenwerken es vorteilhaft gefunden hat, Blockzangen an starren Stielen statt an Seilen aufzuhängen.

Fig. 104b.

Die Einführung einer brauchbaren Stielzange in den Kaibetrieb würde den größten Teil der Hilfsarbeiter sparen und dadurch die Umladekosten um einen guten Teil verringern. Die Verminderung dieser Kosten würde einer Verbilligung und Vermehrung des Verkehrs zugute kommen und diese würde Gelegenheit geben, die Kaiarbeiter einer weniger anstrengenden und lohnenderen Beschäftigung zuzuführen.

Fig. 105.

Der übliche Kaiquerschnitt (Fig. 105, entnommen aus Ragoczy »Binnenschiffahrt und Seeschiffahrt« S. 45) zeigt zunächst der Kaimauer ein Ladegeleise, dahinter ein Rangiergeleise, hinter diesem eine Straße für Landfuhrwerk, dann den Ladeperron des Schuppens oder Speichers. Diese Anordnung erlaubt beliebigen Umschlag zwischen Schiff, Eisenbahn, Landfuhrwerk und Speicher. Der Kaikran muß so große Ausladung haben, daß er wasserseitig bis über Schiffsmitte, landseitig bis auf den Ladeperron reichen kann; eine Ausladung von 13–15 m genügt diesen Ansprüchen auch bei sehr breiten Schiffen.

Breite Lagerplätze für Kohle und andere Wassergüter führen zu wesentlich anderen Ansprüchen an die Hebemaschinen. Lagerplätze bis zu 100 m Breite und einigen hundert Metern Länge sind für den modernen Verkehr nichts Ungewöhnliches. Es ist ohne weiteres klar, daß der Drehkran diesem Bedürfnis nicht mehr entsprechen kann; bei einer Ausladung von mehr als 15 m wird der Drehkran so schwerfällig, daß er besser durch einen Brückenkran ersetzt wird, der ähnlich wie der für Hüttenwerkslagerplätze dargestellte (Fig. 71) gestaltet ist, mit dem einzigen Unterschied, daß die Brücke wasserseitig über den einen Fuß so weit vorkragt, daß die Laufkatze bis über Schiffsmitte fahren kann.

Fig. 106 stellt eine Ausführung dieser Art von Pohlig in Köln für Fr. Krupp A.-G. in Rheinhausen dar.

Fig. 106.

Es liegt die Frage nahe, ob etwa der aus alter Zeit stammende Typ des Drehkrans später auch vom normalen Ladekai verschwinden und dem Brückenkran Platz machen wird, der einen durchaus modernen Typ aus dem letzten Jahrzehnt darstellt. So lange man auf den Dampfbetrieb angewiesen war, mußte das gesamte Triebwerk um die Dampfmaschine herum gelagert werden: dieser Notwendigkeit entsprach der Drehkran durchaus, da bei ihm das gesamte Triebwerk sich leicht an einem Punkt vereinigen läßt. Der Brückenkran ist sehr viel weniger für diese Vereinigung des Triebwerks geeignet. Der elektrische Betrieb gestattet dagegen, die einzelnen Triebwerke beliebig zu verteilen, er verleiht dem Brückenkran daher eine besondere Einfachheit. Von diesem allgemeinen Gesichtspunkt aus hätte der letztere demnach große Aussicht auf weitere Verbreitung.

Im besonderen hat der Drehkran zwei Vorteile vor dem Brückenkran voraus: er gewährt ein sehr freies Profil, gestattet also die Verladung von sperrigen Lasten wie Baumstämmen und Maschinenteilen; außerdem ragt er nicht über die Kaimauer hinaus, sobald der Ausleger landeinwärts geschwenkt ist, gewährt also der Takelage der Schiffe freien Raum. Bei dem Brückenkran läßt sich ein großer freier Durchgang nur durch besondere Gestaltung des Gerüstes erzielen; die Freigabe des Raumes über dem Wasser ist nur dadurch zu erlangen, daß der Schnabel des Krans zum Aufklappen eingerichtet ist. Inwieweit es gelingt, diese beiden Nachteile durch geschickte Einzelkonstruktion auszugleichen, müssen die nächsten Jahre lehren.

Die wirtschaftliche Bedeutung der Hebemaschinen im modernen Kaibetrieb wird sofort erkennbar, wenn man den Umfang dieses Betriebes untersucht.

Fig. 107a.

Fig. 107b.

In Fig. 107a ist der Seeverkehr von verschiedenen Hafenanlagen im Jahre 1904 dargestellt. Um ein anschaulicheres Bild zu geben, ist nicht die Zahl der im ganzen Jahr eingelaufenen Seeschiffe und deren im Jahr eingekommener Rauminhalt aufgetragen, sondern es ist die Anzahl der durchschnittlich in einem Tag einlaufenden Seeschiffe und deren Gesamtrauminhalt — also die täglich auszuladende Fracht — dargestellt. Tatsächlich schwankt natürlich die Zahl der täglich einlaufenden Schiffe je nach Jahreszeit und Umsatz. Aus dem Schaubild ist ersichtlich, daß Hamburg, Antwerpen und Amsterdam die übrigen im Schaubild eingetragenen Hafenanlagen hinsichtlich der Größe ihres Seeverkehrs weit überragen. Aus dieser graphischen Darstellung ist auch erkennbar, daß in diesen Häfen Schiffe mit weit größerem Raumgehalt einlaufen, entsprechend der größeren Wassertiefe dieser Anlagen.

Fig. 107b gibt eine Vorstellung von der Entwickelung des Seeverkehrs im Hamburger Hafen. Auch aus diesem Schaubild ist ersichtlich, daß der Raumgehalt der Schiffe stetig zugenommen hat und zwar in gleichem Verhältnis mit der gesteigerten Vertiefung des Fahrwassers. In den letzten zwanzig Jahren hat sich die Anzahl der durchschnittlich täglich einlaufenden Schiffe verdoppelt — von 20 auf 40 —, die täglich auszuladende Fracht ist in dem gleichen Zeitraum nahezu auf das Dreifache gestiegen.

Die Hamburger Hafenanlagen setzen sich aus 13 Einzelhäfen mit insgesamt 19 km Kaistrecken, 12 km Schuppen und 177 km Geleise zusammen. Im ganzen sind 750 Kaikrane mit zusammen 1900 t Tragkraft in Betrieb.

Im Besitz der Hamburger Reedereien sind 611 Seedampfer, darunter 199 mit mehr als 2000 t Raumgehalt, und 553 Segelschiffe, unter denen 36 mehr als 2000 t tragen.

D. Lastenbewegung in Werften.

Solange Holz das Baumaterial für Schiffe war, genügten die allereinfachsten technischen Hilfsmittel zum Transport, denn weitaus die meisten Einzelteile waren klein und von geringem Gewicht. Die Bauzeiten waren reichlich bemessen, die Geschwindigkeit der Lastenbewegung konnte daher sehr gering sein. Es genügten hölzerne Masten mit Rollenzügen für die Hellinge. Nur für das Einsetzen der Masten, Kessel und Maschinenteile war ein einfacher Mastenkran mit Handwinde erforderlich.

Die Anfänge des Eisenschiffbaues reichen bis in das Jahr 1830 zurück. Die Einführung ging aber sehr langsam vor sich; in Deutschland fand der Übergang vom Holzschiffbau zum Eisenschiffbau erst Ende der Sechziger Jahre statt. Von 1870 bis 1880 war die Entwicklung immer noch eine langsame; von 1880 an erfolgte ein erster Aufschwung, von 1896 an ein rasches Aufsteigen. Die Entwicklung seit 1872 ist dargestellt in einem von dem Ingenieur Stelter entworfenen Diagramm. Fig. 108 (entnommen aus der Z. d. V. d. I., 26. August 1905). Aus ihm ist ersichtlich, daß der Verlauf des Handelsschiffbaues ein sehr sprunghafter war, während der Kriegsschiffbau sich stetiger entwickelte. Das Schaubild zeigt auch, daß bis zum Jahre 1900 der deutsche Schiffbau nur die Hälfte des Bedarfes der deutschen Reederei gedeckt hat; erst von da an wird der größte Teil der Schiffe in Deutschland gebaut.

Im Jahre 1904 wurden erbaut: auf Hamburger Werften 85 Schiffe mit zusammen 91300 t, auf Kieler Werften 57 Schiffe mit zusammen 78900 t, auf Stettiner Werften 27 Schiffe mit zusammen 67700 t.

Fig. 108.

Aus diesem Überblick geht hervor, daß ein Bedarf nach leistungsfähigen Hebemaschinen erst in den Siebziger Jahren begann, daß also die Entwicklung dieser Maschinen nahezu ausschließlich den letzten Jahrzehnten angehört.

Die Gestaltung dieser Hebemaschinen ist eine sehr verschiedene, je nachdem sie zum Bau des Schiffes auf der Helling, zum Einheben schwerer Lasten in das am Werftkai liegende Schiff oder endlich zum Transport von Lasten auf das im freien Wasser vertaute Schiff dienen.

a) Helling-Krane.

Solange das Schiff auf der Helling steht, darf es nur möglichst wenig belastet werden, damit der Stapellauf nicht zu sehr erschwert wird. Schwere Maschinenteile, Kessel, Geschütztürme und sonstige Schwerlasten werden erst nach dem Stapellauf eingesetzt. Die Hellingkrane haben daher nur die Aufgabe, die zum Aufbau des Schiffsrumpfes erforderlichen Bleche und Träger zu heben und brauchen infolgedessen nicht mehr als 3 t Tragkraft zu besitzen. Dagegen ist große Geschwindigkeit erwünscht, um die kurzen Bauzeiten einhalten zu können, die dem modernen Schiffbau gestellt werden.

Fig. 109 stellt ein Bild einer Helling der Schiffswerft von Schichau vor 15 Jahren dar: Lotrechte Holzmasten, die mittels Drahtseilen verankert sind, tragen nahe ihrem oberen Ende schrägstehende Holzspieren, die ebenfalls durch Drahtseile in ihrer Lage gehalten werden. Die Lasten werden durch einen vom Ende der Spiere herabhängenden Rollenzug hochgezogen und durch Wippen und Schwenken der Spieren seitwärts bewegt. Zum Einholen der Seile werden zumeist einfache Dampfwinden benutzt, wie sie an Bord der Schiffe gebräuchlich sind. Die ganze Anordnung erinnert an die Takelage der Schiffe. Sie ermöglicht das Hochziehen und Seitwärtsbewegen der Lasten. Für den Transport von den Werkstätten nach den Kranen sind Schmalspurgleise erforderlich, die an den Hellingen entlang geführt sind.

Da die Holzmasten feststehen, so ist die Seitwärtsbewegung natürlich eine sehr begrenzte, und es ist eine große Anzahl solcher Masten erforderlich. Eine weit größere Bewegungsfreiheit konnte dadurch gewonnen werden, daß man den feststehenden Holzmast durch einen auf Breitspur fahrbaren eisernen Turm ersetzte.

Fig. 110 (entnommen aus dem Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1901). Die hölzernen Spieren sind bei dieser amerikanischen Ausführung durch eiserne Streben ersetzt, die Dampfwinde ist auf dem Kranwagen montiert und so eingerichtet, daß sie gleichzeitig das Wippen der Strebe und das Fahren des Krans besorgen kann. Durch diese Anordnung wird das Arbeitsfeld des Krans bedeutend vergrößert, die Leistungsfähigkeit gleichzeitig erhöht.

Die Querbewegung der Last kann bei diesem Turmkran ebenso wie bei den hölzernen Spierenkranen nur durch Wippen der Strebe, also in einem Kreisbogen bewirkt werden. Für die Montage ist indessen eine geradlinige Seitwärtsbewegung immer bequemer, die weitere Entwicklung mußte daher zu Kranen mit Laufkatzen führen.

Fig. 109. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 110.

In Fig. 111, einer modernen deutschen Ausführung aus dem Jahre 1905 von Stuckenholz, ist dieser Gedanke in der Weise verwirklicht, daß der fahrbare Turm nicht zwei Spieren, sondern einen drehbaren Ausleger trägt, der mit einer Laufbahn für eine Laufkatze ausgerüstet ist. Der Turm läuft auf einem Geleise von 6 m Spurweite und vermag Lasten von 3 t an 16 m Ausladung mit 0,5 sekm Geschwindigkeit und Lasten von 6 t an 0,3 m Ausladung mit 0,25 sekm bis auf eine Höhe von 30 m zu heben.

Der elektrische Betrieb führte auch hier dazu, die Drehbewegung schließlich ganz zu beseitigen und nur geradlinige Bewegungen auszuführen, die einerseits für genaues Montieren zweifellos die bequemsten sind, und die anderseits die Herstellung der Krane insofern verbilligen, als sie die Ausgestaltung von Einheitstypen erleichtern.

Fig. 111.

Fig. 112 (entnommen aus dem Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1901) zeigt eine amerikanische Ausführung, bei der außer der Hubbewegung nur eine geradlinige Querbewegung und eine geradlinige Längsbewegung vorhanden ist. Das sehr breite Geleise ist auf eine Hochbahn gelegt, wodurch die Höhe des Krans verringert, dieser also leichter und entsprechend beweglicher wird, wogegen die Anlagekosten erhöht werden. Der Oberteil des Kranwagens bildet einen starren quergestellten Ausleger, der auf einer Innenlaufbahn die Laufkatze mit dem angehängten Führerstand trägt. Der Ausleger erstreckt sich über die ganze Breite von zwei Hellingen. Unter der Hochbahn liegt das Zufuhrgleise für das Baumaterial. Die Laufkatze bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 1 sekm, der Kran fährt mit 2 sekm, die Last von 15 t wird mit 1,5 sekm gehoben. Eine ähnliche Ausführung in Deutschland stellt Fig. 113 dar (Böttcher »Krane«). Dieser Hellingkran ist von der Duisburger Maschinenbau Akt.-Ges. für den Bremer Vulkan in Vegesack erbaut worden; er hebt Lasten bis zu 6 Tonnen mit 0,25 sekm Geschwindigkeit.

Fig. 112.

Fig. 113.

Bis vor wenigen Jahren wurden die Arbeiten auf den Hellingen ohne jeden Schutz gegen Witterungseinflüsse ausgeführt; die strengen Winter in Amerika dagegen gaben dort Veranlassung die Hellinge zu überdachen. Von den deutschen Werften ist die Kruppsche Germania-Werft in Kiel diesem Beispiel gefolgt und hat ein Glasdach über ihre Hellinge gespannt. Für die Stützung des Daches ist ein kräftiges Eisengerüst erforderlich, um der Schneelast und dem Winddruck Widerstand zu bieten. Eine geringe Verstärkung des Gerüstes reicht aus, um dieses gleichzeitig als Laufbahn für Krane benutzen zu können.

Fig. 114a. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 114a (linker Teil).

Fig. 114a (rechter Teil).

Die Krane selbst erhalten dann die Gestalt von Deckenlaufkranen, wie sie Fig. 114a (entnommen aus der Z. d. V. d. I. 1904) zeigt, die eine Darstellung der Hellingkrane des Vulkan in Stettin, gibt, die 1904 in Betrieb gesetzt wurden. Dort ist ebenfalls ein Eisengerüst errichtet worden, welches alle Hellinge überspannt. Eine Dachhaut ist vorerst nicht angebracht, kann aber später montiert werden, wenn dies wünschenswert erscheint. Zunächst dient das Gerüst lediglich als Laufbahn für die Krane. Für 4 Hellinge sind 8 Laufkrane von je 4 t Tragkraft ausgeführt, die mit einer Geschwindigkeit von 0,17 sekm heben und von 1,3 sekm fahren können. Die beiden Laufkrane jeder Helling sind mit ungleichen Spannweiten ausgeführt, damit der Lasthaken die über dem Kiel liegenden Stellen bestreichen kann. Neben dem Kiel bleibt allerdings ein unbestrichener Streifen. Fig. 114b zeigt die Stirnansicht der Helling.

Fig. 114b.

Eine vollkommenere Lösung ist in Fig. 115a dargestellt, die einen Querschnitt durch die Hellinge der Germania-Werft zeigt. Hier sind von L. Stuckenholz 8 Laufkrane von je 6 t Tragkraft eingebaut, die außer der Quer- und Längsbewegung noch eine Schwenkbewegung ausführen können, so daß jeder Punkt der Grundfläche bestrichen wird (Fig. 115a). Die Hubgeschwindigkeit beträgt 0,2 sekm, die Fahrgeschwindigkeit 1,25 sekm bei voller Belastung und 1,5 sekm bei Leerfahrt.

Fig. 115a.

Fig. 115b.

Die Turmkrane mit ihrem an einer Stelle vereinigten Triebwerk gehören größtenteils noch der Zeit des Dampfbetriebes an. Die Auslegerkrane sind teils noch mit Dampfbetrieb, zum Teil bereits mit elektrischem Betrieb ausgeführt worden. Die Deckenlaufkrane der modernen Hellinggerüste sind ihrer Natur nach nur für elektrischen Betrieb geeignet, da ihnen die Energie nur durch Kontaktleitung zugeführt werden kann.

Die Deckenlaufkrane werden allgemeine Verbreitung natürlich nur dann finden, wenn sich die Überdachung der Hellinge als wirtschaftlich lohnend erweist, da das Gerüst hohe Anlagekosten erfordert. Ob dies tatsächlich der Fall ist, darüber sind die Ansichten der Schiffbauer noch geteilt.

b) Schwerlast-Werftkrane.

Sobald das Schiff vom Stapel gelaufen ist, werden die schweren Teile — Kessel, Maschinen, Geschütze — eingesetzt. Hierzu ist ein Kran erforderlich, der auf der Kaimauer steht und die Last von einem Zufuhrgleise bis über Mitte Schiff heben kann. Das einfachste Mittel ist ein aus zwei Holzmasten gebildetes Zweibein, welches sich auf die Kaimauer stützt und durch Seile in geneigter Lage so gehalten wird, daß es eine Wippbewegung aus einer nahezu lotrechten Stellung in eine stark geneigte ausführen kann. Die Last beschreibt bei dieser Wippbewegung eine Linie, die quer zur Kaimauer liegt. Derartige Vorrichtungen sind uralt und schon von Vitruv beschrieben. Fig. 6 ist eine Zeichnung, die nach der Schilderung von Vitruv entworfen ist. Die Hebung der Last wurde durch Rollenzüge und Handwinden bewirkt.

Fig. 116.

Fig. 117.

Um die Mitte des neunzehnten Jahrhunderts wurde dieser Wippkran in seinen Einzelausführungen soweit verbessert, daß er schwere Lasten bewältigen konnte. Fig. 116 (entnommen aus Riedler: »Skizzen zu den Vorlesungen über Lasthebemaschinen«) stellt einen in den Siebziger Jahren in Pola aufgestellten Wippkran dar. Die beiden Holzmasten sind durch genietete Rohre ersetzt, die Haltetaue durch eine Strebe, die ebenfalls als genietetes Rohr ausgebildet ist. Der untere Endpunkt dieser Strebe ist auf einer wagrechten Gleitbahn geführt und wird durch eine Schraubenspindel verschoben. Diese wagrechte Verschiebung des unteren Endpunktes ruft eine entsprechende Änderung der Neigung hervor. Eine Dampfmaschine dreht die Schraubenspindel und treibt eine Kettentrommel an, deren Kette mittels eingeschalteten Rollenzuges die Last hebt. Die Tragkraft beträgt 60 t, die Kranhöhe 30 m, die Querbewegung 16 m.

Fig. 118.

Da der Kran selbst nur eine Querbewegung besitzt, so muß die zum Montieren notwendige Längsbewegung durch Verholen des Schiffes herbeigeführt werden. Dieses Verholen war leicht möglich bei den kleinen Schiffen früherer Zeit, würde für die großen Schiffe neuerer Zeit aber sehr lästig und zeitraubend sein. Die weiteren Bestrebungen führten daher zu einer Krankonstruktion, die zwei Querbewegungen zuließ.

Fig. 119.

Fig. 117 und 118 (entnommen aus Engineering 1901) geben das Bild eines englischen Werftkrans aus dem Jahre 1901. Hier ist nur eine einzige bewegliche Strebe vorhanden, die mit ihrem unteren Ende sich auf die Kaimauer stützt und deren oberes Ende durch einen Rollenzug gehalten ist, der an einem feststehenden Bock verankert ist. Wird die Strebe geschwenkt, so beschreibt die Last eine Kreislinie, wird die Neigung der Strebe verändert, so bewegt sich die Last in radialer Richtung. Der Kran bestreicht daher die Hälfte einer Ringfläche. Sämtliche Streben sind als genietete Kastenträger ausgebildet. Drei getrennte Dampfmaschinen bewirken das Heben, Schwenken und Wippen der Last, eine vierte betätigt das Hilfshubwerk. Die Tragkraft ist hier bereits auf 120 t gesteigert.

Eine moderne Ausführung der gleichen Anordnung zeigt Fig. 119. Dieser Werftkran wurde im Jahre 1898 auf der Werft von Blohm und Voß in Hamburg von der Duisburger Maschinenbau-A.-G. erbaut. Der feststehende Bock ist aus Kastenträgern zusammengesetzt. Der um eine lotrechte Achse drehbare Ausleger ist aus Gitterträgern hergestellt und trägt einen Schnabel, der um eine wagrechte Achse gewippt werden kann. Da hier die Wippachse bedeutend höher liegt als bei der vorhergehenden Ausführung, so können hochbordige Schiffe näher an den Kran herankommen, mit anderen Worten, die nutzbare Ausladung ist hier größer. Gehalten wird der Schnabel hier nicht durch einen Rollenzug, sondern durch zwei Schraubenspindeln. Durch diese Anordnung wird der ganze Kran wesentlich betriebssicherer als der vorher beschriebene. Eine Dampfmaschine betreibt das Hub- und Wippwerk, eine zweite das Schwenkwerk. Die Tragkraft erreicht hier bereits den Wert von 150 t; das Arbeitsfeld des Krans bildet eine halbe Ringfläche von 32 m äußerem Halbmesser.

Diese Krane haben für die Montage noch die eine Unbequemlichkeit, daß zwar die durch Schwenken des Auslegers hervorgerufene peripherische Seitwärtsbewegung eine reine Horizontalbewegung ist, nicht aber die durch Wippen des Auslegers bewirkte Radialbewegung. Bei letzterer findet vielmehr gleichzeitig ein Heben oder Senken der Last statt, das durch entsprechende Ingangsetzung des Hubwerks beseitigt werden muß. Auch erfordert infolge dieses Umstandes die Radialbewegung einen sehr starken Motor.

Dieser Nachteil wird vermieden bei einer neuen Konstruktion, die zum erstenmal in Bremerhaven im Jahre 1899 von der Benrather Maschinenfabrik ausgeführt wurde: Fig. 120. Der feststehende Bock hat hier die Gestalt eines vierkantigen eisernen Turmes. Der drehbare Ausleger hat die Gestalt eines T, dessen lotrechter Teil zentrisch im Turm gelagert ist und dessen wagrechter Teil einerseits die Last, anderseits ein Gegengewicht trägt, das die Last zur Hälfte ausgleicht. Die Radialbewegung der Last wird hier dadurch erzielt, daß die Last an einer Laufkatze aufgehangen ist, die auf dem wagrechten Teil des Auslegers fährt. Beide Seitwärtsbewegungen, die peripherische wie die radiale, sind hier reine Horizontalbewegungen, wodurch die Montage von Schiffsmaschinen sehr erleichtert wird. Der Turm muß so hoch geführt sein, daß der Ausleger über die Takelage des Schiffes hinweg schwenken kann; diese Notwendigkeit hat zu sehr großen Höhen dieser Krane geführt. Das Arbeitsfeld ist eine volle Ringfläche, wird also bei gleicher Ausladung doppelt so groß als bei dem vorhergehenden Typ. Der Kran in Bremerhaven ist für eine Probelast von 200 t, eine Höchstausladung von 22 m und eine lichte Höhe von 30 m über Kaimauer gebaut.

Fig. 120.

Nach diesem Vorbild sind in den letzten Jahren mehrere Werftkrane entstanden, die nur in der Einzelkonstruktion des Gerüstes und des Triebwerks Verschiedenheiten aufweisen. Die bedeutendste Ausführung dieser Art dürfte der auf der Kruppschen Germania-Werft in Kiel im Jahre 1902 von der Duisburger Maschinenbau-A.-G. erbaute Kran sein: Fig. 121. Die Probelast beträgt 200 t, die größte Ausladung 35 m, die lichte Höhe über Kaimauer 30 m. Er unterscheidet sich in seiner äußeren Gestaltung von dem Bremerhavener Kran durch die Anordnung des Turms, der hier nicht vierkantig, sondern dreikantig ausgebildet ist, und zwar so, daß die Zufuhrgleise zwischen den Füßen des Turms hindurchgeführt werden konnten, wodurch eine vorzügliche Raumausnutzung erreicht wurde. Die weiteren wesentlichen Verschiedenheiten in der Auslegerlagerung sowie im Hubwerk und Drehwerk sind zwar für den Fachmann von besonderem Interesse, liegen aber außerhalb des Rahmens dieser Darstellung. Das Arbeitsfeld des Krans ist eine Ringfläche von 35 m Außenhalbmesser und 5 m Innenhalbmesser.

Fig. 121. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 121a.

Eine deutsche Ausführung für England zeigt Fig. 121a (entnommen aus »Schiffbau«, VII. Jahrgang). Sie ist dadurch bemerkenswert, daß der kurze Auslegerarm mit einer Laufwinde von 150 t Tragkraft ausgerüstet ist, während der lange Arm einer Laufwinde für 50 t Last trägt; die unbelastete Laufwinde dient jedesmal als Gegengewicht für die belastete Winde. Fig. 121b gibt einen Blick von dem Ausleger auf den Turm. Dieser Kran ist ausgeführt von der Benrather Maschinenfabrik A.-G. für William Beardmore & Co. Ltd. in Glasgow.

Diese gewaltigen Werftkrane, die Lasten gleich dem Gewicht von drei Lokomotiven anscheinend ohne Anstrengung in jede beliebige Lage mit äußerster Genauigkeit bringen, haben einen Wandel in die Herstellung der Schiffsmaschinen gebracht. Als derartige Hebemaschinen noch nicht zur Verfügung standen, konnten die Schiffsmaschinen in den Werkstätten nur provisorisch montiert werden; sie mußten für den Transport wieder zerlegt und im Schiff von neuem zusammengestellt werden. Da nun der elastische Schiffsboden sich anders verhält als der feste Werkstattboden, so konnte die endgültige Bearbeitung der Paßflächen erst im Schiff vorgenommen werden, eine Arbeit, die in diesen engen Räumen sehr schwierig und zeitraubend war. Jetzt wird die ganze Schiffsmaschine in der Werkstatt vollständig zusammengebaut und endgültig verschraubt, so daß sie ein starres Ganzes bildet. Die ganze Maschine wird nun vom Kran gefaßt, ins Schiff gehoben und einfach dort angeschraubt, so daß der Vorgang, der früher mehrere Wochen erforderte, jetzt in ebensoviel Stunden beendet ist.

Fig. 121b.

Der Aufbau der Schwerlast-Krane hat in den letzten beiden Jahrzehnten einen vielgestaltigen Wandel durchgemacht; es liegt daher die Frage nahe, wie lange sich der gegenwärtig beliebte Turm-Typ halten wird. Wenn dessen Arbeitsfeld auch eine sehr große Kreisfläche ist, so beherrscht es doch immer nur einen sehr kleinen Teil des Schiffes. Eine weit größere Freiheit würde gewonnen werden, wenn ein rechteckiges Arbeitsfeld, wie es die Brückenkrane besitzen, an Stelle des kreisförmigen treten könnte. Dieser Forderung würde ohne weiteres entsprochen durch ein fahrbares Eisengerüst, das auf einem sehr breiten Längsgeleise fahrbar ist, und das eine Laufbahn trägt, die quer zum Kai liegt. Die Schwenkbewegung könnte dann ganz fortfallen, wodurch der Aufbau wesentlich vereinfacht würde. Für die Montage aber sind zwei rechtwinklig sich schneidende Horizontalbewegungen wesentlich vorteilhafter als kreisförmige Bewegungen. Es ist daher wohl möglich, daß die immer höher gesteigerten Ansprüche des Schiffbaues zu einer derartigen Lösung führen werden.

Die von Mitte bis Ende des neunzehnten Jahrhunderts vollzogene Entwicklung hinsichtlich Vergrößerung der Tragkraft und des Arbeitsfeldes ergibt ein Vergleich dieser Größen zwischen dem Werftkran zu Pola und dem zu Kiel

Dreibein-Werftkran zu Pola ca. 1860

Turm-Werftkran zu Kiel ca. 1900

Tragkraft

60 t

200 t

Nutzbare Ausladung der Höchstlast

12 m

22,75 m

Nutzbare Ausladung von ¼ Last

12 m

35,25 m

Arbeitsfeld

Linie 16 m lang

Kreisfläche 70 m Durchm.

c) Schwimmkrane.

Zur Übernahme von Schwerlasten auf Schiffe, die im freien Wasser an Dukdalben vertaut sind, hat man schon frühzeitig Krane benutzt, die auf Schwimmkasten aufgestellt waren. Diese Anordnung erlaubte es, die Lasten vom Kai auf den Schwimmkasten überzuladen, dann diesen bis zu dem Schiff zu schleppen und nun die Last auf das Schiff überzuheben.

Der Aufbau der ersten Schwimmkrane glich durchaus dem der ersten Schwerlastkrane: ein Zweibein stützte sich mit den unteren Enden auf den Bord des Schwimmkastens, der Kopf des Zweibeins wurde durch Taue gehalten, die an dem rückwärtigen Ende des Schwimmkastens befestigt waren.

Fig. 122 (entnommen aus Uhland »Hebeapparate«) stellt einen derartigen Schwimmkran von 50 t Tragkraft dar, der für die Messageries Maritimes in Marseille Anfang der siebziger Jahre erbaut wurde. Der Schwimmkasten besteht aus zwei durch ein Trägerpaar verbundenen Blechkasten; das Zweibein ist aus Kastenträgern hergestellt, die Haltetaue sind Drahtseile. Die nutzbare Ausladung beträgt 6 m. Eine Dampfwinde kann die Last nur lotrecht bewegen und zwar mit einer Geschwindigkeit von 0,01 sekm; Seitwärtsbewegungen der Last werden durch Verholen des Schwimmkastens nach seitwärts, vorwärts oder rückwärts ausgeführt. Zu diesem Zweck dienen zwei Handwinden, die auf dem Deck des Schwimmkastens aufgestellt sind und die Verholtaue einholen bzw. nachlassen. Die unveränderliche Schwimmlage bei jeder Last wird durch ein fahrbares Gegengewicht im Schwimmkasten erzielt.

Fig. 122.

Da das Verholen ein etwas zeitraubender Vorgang ist und in engem Fahrwasser sich schwierig gestaltet, so gab man später dem Kran eine eigene Horizontalbewegung, indem man das Zweibein nicht durch Haltetaue sondern durch eine bewegliche Strebe nach hinten abstützte.

Bei den feststehenden Kranen hatte man den Fuß der beweglichen Strebe auf einer wagerechten Gleitbahn geführt und durch eine wagerechte Schraubenspindel auf dieser Führung verschoben (Fig. 116). Diese Anordnung war aber für Schwimmkrane unmöglich, weil der erforderliche langgestreckte Raum für die Gleitbahn auf dem Schwimmkasten nicht verfügbar war. Man ordnete daher die Gleitbahn und die Schraubenspindel in schiefer Richtung auf einem starren Bock so an, daß sie ungefähr mit der mittleren Neigung der beweglichen Strebe zusammenfielen. Diese Anordnung gewährte gleichzeitig den Vorteil, daß der Querdruck auf die Gleitbahn kleiner wurde, und daß der Reibungswiderstand sich entsprechend verminderte.

Fig. 122a.

Da auch bei dieser Ausführung sich noch Querdrücke auf die Gleitbahn — wenn auch in geringem Maß — ergeben, so ersetzte man später die Gleitbahn durch eine Kurvenbahn, die so gekrümmt ist, daß die Achse der gelenkig gelagerten Schraubenspindel stets mit der Achse der beweglichen Strebe zusammenfällt. Fig. 122a zeigt eine Ausführung dieser Art.

Fig. 123 (entnommen aus dem Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1901) zeigt einen von der Gutehoffnungshütte in Sterkrade für die Kaiserliche Werft in Kiel gelieferten Schwimmkran, der über eine Tragkraft von 100 t verfügt. Das Zweibein kann hier soweit nach rückwärts bewegt werden, daß es Lasten aufnehmen kann, die auf dem Schwimmkasten selbst liegen. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft dort, wo größere Strecken auf dem Wasser zurückzulegen sind, weil auf dem Schwimmkasten ruhende Lasten naturgemäß sicherer transportiert werden können als solche, die frei am Haken hängen. Bei dieser Ausführung braucht auch der Kran nicht von einem Schleppdampfer geschleppt zu werden, da er mit eigenen Schiffsschrauben ausgerüstet ist.

Die Querbewegung der Last führt ein verschieden tiefes Eintauchen und infolgedessen eine wechselnde Neigung des ganzen Krans herbei. Zum Ausgleich dieses Wechsels ist entweder ein verschiebbares Gegengewicht eingebaut, oder es wird die Standfestigkeit durch entsprechendes Voll- oder Leerpumpen von eingebauten Tanks hergestellt.

Fig. 123.

Fig. 124.

Eine weitere Vervollkommnung wurde dadurch herbeigeführt, daß man die Strebe mit dem Zweibein zu einem starren Gitterträger verband, der an der Vorderkante des Schwimmkastens um wagerechte Bolzen drehbar war und durch zwei kurze Schraubenspindeln nach rückwärts gestützt wurde, wie aus Fig. 124 ersichtlich ist. Diese Anordnung gewährt den Vorteil, daß eine gebogene Gestaltung des Auslegers ermöglicht wird, wodurch ein größerer freierer Querschnitt gewonnen wird. Aus dem Bild ist deutlich die geknickte Gestalt des Auslegers erkennbar, die es gestattet, den Schwimmkran bis dicht an ein hochbordiges Schiff heranzuführen, ohne daß der Ausleger mit dem Schiffsbord zusammenstößt. Gleichzeitig wird durch die Vereinigung der Streben zu einem einzigen Gitterträger der Ausleger wesentlich leichter. Schließlich wird noch der Vorteil gewonnen, daß der Schwimmkasten kürzer ausgeführt werden kann, also besser für enges Fahrwasser geeignet ist. Der Kran wurde im Jahre 1904 von der Duisburger M. A.-G. vorm. Bechem & Keetmann für die Kaiserliche Werft in Danzig ausgeführt. Die Tragkraft beträgt 100 t, die größte nutzbare Ausladung 12 m.

Fig. 125.

Da die Querbewegung der Last durch Wippen des Zweibeins herbeigeführt wird, so ist sie keine reine Horizontalbewegung, muß also durch entsprechendes Ingangsetzen des Hubwerks berichtigt werden. In neuester Zeit ist man daher zu einer Anordnung übergegangen, die eine genaue wagrechte Bewegung gibt.

Fig. 125 (entnommen aus der Z. d. V. d. I. 1904) stellt die erste Anordnung dieser Art dar, die von der Brown Hoisting Machinery Co. in Cleveland für die Staatswerft von Neuyork im Jahre 1903 ausgeführt wurde. Auf den Schwimmkasten ist hier ein starres Gerüst aufgebaut, welches eine Laufbahn für eine Laufkatze trägt, an der die Last aufgehangen ist. Die wechselnde Neigung wird durch Aufpumpen von Tanks berichtigt. Die Tragkraft beträgt 100 t, die größte nutzbare Ausladung 14 m.

Fig. 126 zeigt die erste deutsche Ausführung dieses Typs. Dieser Schwimmkran von 60 t Tragkraft und 10 m größter nutzbarer Ausladung wurde von der Duisburger Maschinenbau-A.-G. vorm. Bechem & Keetmann im Jahre 1905 für die Werft von J. W. Klawitter in Danzig gebaut. Zum Verholen dienen vier Spille, die von der Krandampfmaschine aus angetrieben werden; das Ein- und Auspumpen des Wasserballastes besorgt eine Dampfstrahlpumpe.

Fig. 126.

Es haben also die Schwimmkrane und die Schwerlastkrane insofern eine gleichartige Entwicklung durchgemacht, als man bei beiden die Wippbewegung durch eine Laufkatzenbewegung ersetzt hat.

Vergleicht man die trotz der gewaltigen Tragfähigkeit leichten und zierlichen Eisengerüste der modernen Turmkrane zu Bremerhaven (Fig. 120) und zu Kiel (Fig. 121) mit den massigen schweren Gestellen ihrer Vorläufer, der Fairbearnkrane aus der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts (Fig. 85), so wird sofort der starke Unterschied im Eisenverbrauch und in der Schönheit der Formgebung in die Augen springen. Die gleiche Erscheinung geht aus dem Vergleich der modernen Schwimmkrane zu Kiel (Fig. 123) und zu Danzig (Fig. 124) mit den derben Gerüsten der alten Mastenkrane hervor.

Dieser Fortschritt von einer schwerfälligen und kostspieligen zu einer zierlichen und billigen Gestaltung ist dem Zusammenwirken von zwei Grundlagen zu verdanken: der wissenschaftlichen Erkenntnis und einem ausgebildeten Formensinn. Ohne die Erkenntnis der Kräftewirkungen und der Festigkeitsgesetze ist die Beurteilung der Zweckmäßigkeit einer Krangestalt nicht möglich. Anderseits genügt diese Erkenntnis allein nicht zum Finden neuer und fruchtbarer Gestaltungen. Nur ein angeborenes und durch die Erziehung ausgebildetes räumliches Vorstellungsvermögen besitzt die Kraft zu erfinderischer Tätigkeit. Die Tätigkeit des Konstrukteurs ist demnach im Grunde genommen derjenigen des Künstlers näher verwandt als der des Gelehrten. Es wird daher auch nur ein solches Volk auf konstruktivem Gebiet Hervorragendes leisten, das eine gewisse Kultur auf künstlerischem Gebiet errungen hat.

E. Hebemaschinen an Bord.

Die ältesten Urkunden über die Gestaltung von Schiffen dürften die von dem Ägyptologen Dümichen im Jahre 1868 aufgefundenen Skulpturen sein. Sie reichen zurück bis zum Jahr 2500 v. Chr. Die auf diesen dargestellten Flußfahrzeuge sind mit Mast und Segel ausgerüstet. Zum Aufziehen des letzteren diente ein Rollenzug, dessen Rollenblöcke aus Holz mit umgelegtem Tauring dieselbe Gestalt wie auf unseren älteren Segelschiffen zeigen.

Die im Jahre 1834 aufgefundenen »Attischen Seeurkunden«, die von Böck und Graser entziffert wurden, geben genauen Aufschluß über die Gestaltung der Atheniensischen Kriegsschiffe aus der Zeit von 340 bis 330 v. Chr. Das nach diesen Urkunden entworfene Modell einer Pentere mit einer Wasserverdrängung von rund 500 t zeigt eine Takelung, die derjenigen der heutigen Küstenfahrzeuge des Mittelländischen Meeres sehr ähnlich ist. Auch hier finden sich zur Bedienung der Segel Rollenzüge mit hölzernen Kloben.

Eine den Penteren sehr gleichartige Gestalt zeigen die venetianischen Galeeren aus dem sechzehnten Jahrhundert. Auch die Takelung hat sich wenig verändert. Außer den erwähnten Rollenzügen finden sich noch keine Hebezeuge an Bord.

Solange es nur Segelschiffe gab, lag weder ein Bedürfnis nach Hebemaschinen vor, noch gab es eine Naturkraft zu ihrem Betrieb. Da Segelschiffe ohnehin einer reichlichen Mannschaft zur Bedienung der Segel bedürfen, so standen Menschenkräfte zum Heben der Anker, Boote und Waren jederzeit zur Verfügung. Es genügten hierzu Kurbelwinden mit Stirnradübersetzung und Gangspille, alles größtenteils aus Holz, wie es heute noch auf Flußfahrzeugen zu finden ist.

Im Jahre 1807 baute Fulton den ersten Flußdampfer »Clermont«, im Jahre 1819 fuhr der erste Ozeandampfer »Savannah« von Amerika nach England, im Jahre 1828 wurde von Ressel der erste Schraubendampfer ausgeführt. Eine allgemeinere Verbreitung gewannen die Dampfschiffe aber erst um die Mitte des neunzehnten Jahrhunderts. Im Jahre 1870 bestand nur der zehnte Teil des Tonnengehaltes der deutschen Handelsflotte aus Dampfern.

Auf den Handelsdampfern waren in erster Linie Maschinen zum raschen Laden und Löschen der Waren notwendig, denn Menschenkraft stand auf den Dampfern nicht mehr so reichlich wie auf den Segelschiffen zur Verfügung, und das große in einem Dampfschiff angelegte Kapital verlangte rasche Ausnutzung des Schiffes und dementsprechend möglichste Abkürzung der Liegezeit im Hafen.

Die Hebemaschinen an Bord von Kriegsschiffen müssen ganz anders geartete Bedürfnisse befriedigen, haben daher auch eine ganz andere Entwicklung durchgemacht. Es erscheint daher eine getrennte Darstellung der Entwicklung auf Handelsdampfern und auf Kriegsschiffen gerechtfertigt.

a) Die Hebemaschinen auf Handelsschiffen.

Trotzdem der erste Seedampfer bereits im Jahre 1819 den Ozean kreuzte und obwohl vom Jahr 1838 an eine regelmäßige Dampferverbindung zwischen England und Amerika bestand, dauerte es noch geraume Zeit, bis der Dampf auch zum Betrieb von Hilfsmaschinen an Bord Verwendung fand. Zum Einholen der Anker wurden immer noch Handwinden benutzt, die durch doppelarmige Druckhebel betätigt wurden, wie sie heute noch bei Handfeuerspritzen allgemein gebräuchlich sind. Die Warenballen wurden unter Zuhilfenahme von Rollenzügen noch lange Zeit von Hand gelöscht und geladen, wobei eine zahlreiche Mannschaft vereinigt wurde, um die Zeit für das Löschen und Laden des Schiffes möglichst abzukürzen.

Die ersten Anwendungen der Maschinenkraft zum Löschen und Laden gingen darauf aus, fahrbare Winden auf der Kaimauer aufzustellen, deren Hubseile über Seilrollen zu den Spieren des Schiffes geleitet wurden. In Amerika benutzte man fahrbare Dampfwinden mit eigenem Kessel, während man in England fahrbare Winden mit Druckwasserbetrieb versuchte.

Dampfwinden, die an Bord aufgestellt wurden, wurden erst Ende der Sechziger Jahre eingeführt. Die ersten Dampfwinden zeigten einen ähnlichen Aufbau wie die ersten Schiffsmaschinen. Die Zylinder waren oszillierend und stehend oder schräg gelagert. Die Umsteuerung erfolgte anfangs durch Wechselschieber; Abmessungen und Zugkraft waren gering, die Dampfspannung sehr niedrig.

Fig. 127a.

Fig. 127a (entnommen aus »The Practical Mechanics Journal« 1868) zeigt eine Schiffsdampfwinde, die nach dem Patent des Ingenieurs Corradi von Marseille von der Firma Oswald & Co. in Sunderland im Jahre 1868 ausgeführt wurde.

Fig. 127b stellt eine moderne Ausführung der Norddeutschen Maschinen- und Armaturenfabrik in Bremen dar.

Der Unterschied ist augenscheinlich nur ein geringer. Bei beiden Maschinen bildet ein gußeiserner Rahmen mit aufgeschraubten gußeisernen Schilden das Gerippe der Maschine. Die beiden Dampfzylinder sind gut zugänglich außen angeschraubt und arbeiten auf Kurbelscheiben. Stirnräder besorgen die Kraftübertragung auf die Trommelwelle, die gleichzeitig mit Spillköpfen ausgerüstet ist.

Grundlegend für die Gestaltung dieser Dampfwinden ist das Bestreben, sie möglichst vielseitig verwenden zu können: zum Laden von Waren, zum Verholen des Schiffes, zum Aussetzen von Booten. Nur die schweren Ankerwinden sind als besondere Maschinen ausgebildet.

Zum Löschen und Laden des Schiffes arbeiten in der Regel an jeder Luke zwei Dampfwinden zusammen.

Fig. 127b.

Fig. 128 zeigt, daß zwei am Mast aufgehangene Spieren so vertaut werden, daß die eine über Bord ragt, während die andere gerade über der Luke steht. Von jeder Dampfwinde führt ein Drahtseil über die Seilrolle an der zugehörigen Spiere zu dem gemeinsamen Lasthaken. Die am Kai liegende Last wird an diesen Haken angeschlagen; die Dampfwinde der Außenspiere holt ihr Seil an, die Last steigt gerade in die Höhe. Nun holt die Dampfwinde der Innenspiere ihr Seil ein, während gleichzeitig die andere Winde ihr Seil nachläßt; die Last bewegt sich daher seitwärts und gelangt über die Luke.

Nun lassen beide Winden ihre Seile nach, die Last sinkt daher in den Schiffsraum. Zu dieser Arbeit gehören natürlich zwei Steuerleute an den Dampfwinden, die auf dieses Zusammenarbeiten eingeübt sind. Bei guter Übung ist trotz der umständlichen Bewegung eine beträchtliche Leistung erzielbar.

Als die Schiffe allmählich immer breiter wurden, — bis zu 22 m —, mußten die Spieren entsprechend verlängert werden. Dadurch wurde die geschilderte Arbeitsweise allmählich immer unzweckmäßiger. Man entschloß sich schließlich zur Aufstellung besonderer Schiffsdeckkrane, die zwischen Luke und Bord aufgestellt wurden, so daß sie mit geringer Ausladung von etwa 5 m sowohl über Bord wie in die Luke reichen konnten.

Fig. 129 zeigt einen Schiffsdeckkran mit Dampfbetrieb, in der Werkstätte montiert. In eine kreisrunde gußeiserne Grundplatte ist eine Stahlsäule eingelassen, über die der drehbare Teil gestülpt ist. Letzterer besteht aus einer Grundplatte und zwei Schilden, sowie einem Querstück, alles aus Gußeisen. An den Schilden ist der aus Walzeisen hergestellte Ausleger mit Gelenkbolzen befestigt. Zwei außen an die Schilde angeschraubte Dampfzylinder arbeiten auf die Kurbelscheiben der obersten Welle. Ein ausrückbares Stirnradpaar besorgt die Kraftübertragung auf die Trommelwelle, ein Kegelräder-Wendegetriebe mit Reibkupplungen treibt das Schwenkwerk an. Der Steuerstand befindet sich auf dem drehbaren Kranteil; der Dampf wird von unten her in die hohle Säule eingeführt und durch eine Drehstopfbüchse am oberen Ende der Säule zu dem drehbaren Teil geleitet.

Fig. 128.

Fig. 129.

Die Dampfwinden und Dampfkrane werden über Deck verteilt so aufgestellt, daß an jeder Luke zwei Winden oder zwei Krane zu stehen kommen. Von der Kesselanlage, die stets in Mitte Schiff liegt, sind Dampfleitungen nach oben zu führen und über das ganze Deck entlang zu jeder Winde zu leiten. Dieses weit verzweigte Rohrnetz bildet ein sehr lästiges Glied des Dampfbetriebes. Die Leitungen müssen in engen Gängen untergebracht werden, sind daher schlecht zugänglich und schwierig in Stand zu halten. Wenn die Leitung angestellt wird, dehnt sie sich aus, wenn sie abgestellt wird, zieht sie sich wieder zusammen. Die Folgen der schlechten Instandhaltung und des Temperaturwechsels sind stets zahlreiche Undichtigkeiten, aus denen Dampf und Leckwasser ausströmen und die Umgebung verunreinigen. In kaltem Klima frieren die Rohrleitungen zuweilen ein. Besonders lästig sind die Dampfleitungen in den Tropen, weil sie dort eine unerwünschte Heizanlage bilden, denn trotz Isolierung geben die Rohre viel Wärme ab.

Fig. 130.

Auch die Dampfwinden selbst haben grundsätzliche Mängel: ihre Dampfmaschinen haben stets stoßenden Gang, weil sie ohne Schwungrad und mit nassem Dampf arbeiten müssen, da in den Rohrleitungen viel Dampf kondensiert. Wegen der Unvollkommenheit dieser kleinen Maschinen und wegen des Kondensationsverlustes ist zudem der Dampfverbrauch ein ganz unverhältnismäßig hoher.

Man hat daher schon seit langem versucht, an Stelle der Dampfverteilung eine andere Kraftverteilung zu setzen. Die an Land so erfolgreichen Druckwasser-Anlagen legten den Gedanken nahe, auch an Bord eine Preßpumpe mit Akkumulator aufzustellen, an Stelle der Dampfleitungen Druckwasserleitungen zu legen und die Winden bzw. Krane mit Druckwasser zu betreiben. Dieser Gedanke ist in England schon sehr frühzeitig verwirklicht worden. Auch in Deutschland wurden einige Schiffe mit hydraulischen Kranen ausgerüstet.

Fig. 131.

Fig. 130 (entnommen aus der Z. d. V. d. I. 1904) zeigt einen von Hoppe in Berlin ausgeführten hydraulischen Schiffsdeckkran im Schnitt und Fig. 131 in seiner äußeren Erscheinung. Die Tragkraft beträgt 1,5 t, der Hub 18 m, die Ausladung 5 m. Das Druckwasser wird mit sehr hoher Pressung — von 60 bis 100 Atmosphären regelbar — zugeführt, um mit kleinen Abmessungen der Rohre und Treibzylinder auszukommen. Ein gußeiserner Bock bildet den feststehenden Teil des Krans; in diesem Bock ist mittels Spurlager und Halslager der drehbare Teil gelagert, der aus zwei Stahlgußschilden mit angehängtem Walzeisenausleger besteht. Der Treibzylinder für das Hubwerk ist zentrisch zwischen den Schilden untergebracht, die beiden Treibzylinder für das Schwenkwerk sind an den feststehenden Bock geschraubt.

Fig. 132. ❏ GRÖSSERES BILD

Fig. 132 (linker Teil).

Fig. 132 (rechter Teil).

Fig. 132 (entnommen aus der Z. d. V. d. I. 1904) zeigt die Verteilung der Krane über das Deck des Dampfers »Barbarossa« des Norddeutschen Lloyd und das Rohrnetz. Die Dampfpumpe mit Akkumulator wird in Nähe des Hauptmaschinenraumes aufgestellt; der Akkumulator wird nicht wie sonst mit einem Gewicht, sondern durch einen unter Dampfdruck stehenden Kolben belastet, um ein geringstes Eigengewicht der Anlage zu erzielen.

Die Druckwasserkrane haben den Dampfkranen gegenüber zwei Vorzüge: sie arbeiten vollkommen geräuschlos und mit etwas geringerem Dampfverbrauch. Das hydraulische Rohrnetz ist nicht so sehr dem Temperaturwechsel unterworfen, ist daher leichter dicht zu halten; auch heizt es nicht die Umgebung, friert allerdings im kalten Klima leichter ein. Die Pumpenanlage erhöht das Gewicht beträchtlich, ist daher eine unangenehme Zugabe. Eine weitere Verbreitung haben die Druckwasserkrane auf Schiffen nicht gefunden, es ist vielmehr bei wenigen Ausführungen geblieben.

Als zu Beginn der Neunziger Jahre die elektrisch betriebenen Kaikrane eingeführt wurden, lag es nahe, auch an Bord elektrisch betriebene Winden und Krane aufzustellen und diese von der vergrößerten Beleuchtungszentrale aus zu betreiben, die ohnehin in jedes moderne Schiff eingebaut wird. Die ersten Versuche dieser Art zeigten, daß nur ganz besonders widerstandsfähige Elektromotoren und Anlasser dem zerstörenden Einfluß des Seewassers auf die Dauer Trotz bieten können. Immerhin gelang es, durch wasserdichte Einkapselung dieser Teile, dieser Schwierigkeit Herr zu werden. Zuerst gelang es, brauchbare elektrisch betriebene Winden herzustellen.

Fig. 133.

Fig. 133 stellt zwei Winden mit Stirnradübertragung dar, die an Bord des Reichspost-Dampfers »Prinz Heinrich« des Norddeutschen Lloyd im Jahre 1896 von der Union-Elektrizitäts-Gesellschaft aufgestellt wurden. Die Zugkraft beträgt 3 t, die Hubgeschwindigkeit 0,5 sekm Im ganzen sind 6 Winden an Bord.

Auch die Konstruktion von elektrisch betriebenen Schiffsdeckkranen wurde mit Erfolg versucht.

Fig. 134 zeigt einen derartigen Kran, ausgeführt von der Union-Elektrizitäts-Gesellschaft. In eine feststehende gußeiserne Grundplatte ist eine Stahlsäule eingelassen, über welche der drehbare Teil gestülpt ist, der sich aus einer kreisförmigen Plattform aus Gußeisen und zwei Blechschilden zusammensetzt. Der Ausleger besteht aus einem Stahlrohr, welches durch zwei Drahtseile gehalten und während der Fahrt abgenommen und an Deck verstaut wird. Auf der Plattform sind zwei Elektromotoren montiert, von denen der eine mittels Schneckenübertragung die Seiltrommel, der andere ebenfalls mit Schnecke das Schwenkwerk antreibt. An Bord des Reichspost-Dampfers »Bremen« des Norddeutschen Lloyd sind zwölf derartige Krane von 1,5 t Tragkraft und 0,55 sekm Hubgeschwindigkeit und vier Krane von 3 t Tragkraft und 0,35 sekm im Jahre 1898 aufgestellt worden.

Fig. 134.

Die ersten elektrisch betriebenen Schiffsdeckkrane waren insofern unzweckmäßig gebaut, als sie ein viel zu großes Eigengewicht besaßen und infolge der eingängigen Schnecke des Hubwerks einen unnötig großen Stromverbrauch aufwiesen. Die Folge davon war, daß sie eine sehr starke Zentrale erforderten. Das große Gewicht der Krane selbst und der Zentrale war für den Schiffbau so unzweckmäßig, daß weitere Schiffe mit elektrisch betriebenen Kranen bisher nicht mehr ausgeführt worden sind, trotzdem die elektrischen Leitungen infolge ihrer leichten Verlegung, geringen Raumbedarfs, geringer Wartungsbedürftigkeit, Reinlichkeit und Unempfindlichkeit weit angenehmer als alle Rohrleitungen und namentlich als Dampfleitungen sind.

Die Mängel der ersten Anlage würden sich indessen leicht vermeiden lassen. Zunächst könnte man die Krane bei geschickter Einzelkonstruktion um mindestens ein Drittel des Gewichtes leichter herstellen und ihren Stromverbrauch ebenfalls um mindestens ein Drittel vermindern, so daß die Zentrale ohnehin bedeutend kleiner sein könnte. Ferner wird man in Zukunft die Dynamomaschinen der Zentrale nicht durch Kolbendampfmaschinen sondern durch die bedeutend leichteren Dampfturbinen antreiben. Das Gewicht der Zentrale wird infolgedessen aus zwei Gründen geringer. All das zusammengenommen ergibt eine so starke Verminderung des Gesamtgewichtes, daß gegenüber den Dampfkranen kein wesentlicher Gewichtszuwachs mehr herauskommt.

Die wirtschaftlichen Verhältnisse lassen sich am besten durch einen Vergleich zwischen einer Dampfwindenanlage und einem elektrisch betriebenen Schiffsdeckkran beleuchten, wobei indessen aber noch die unvorteilhafte alte Konstruktion des letzteren zugrunde gelegt werden soll.

Betrieb durch zwei Dampfwinden und zwei Spieren. Betrieb durch einen elektrisch betriebenen Schiffsdeckkran.

Tragkraft 1,5 t 1,5 t

Nutzbare Ausladung 10 − 8 = 2 m 5,5 − 3 = 2,5 m

Hubgeschwindigkeit für 1 t Last 0,6 sekm 0,6 sekm

Stundenlieferung 25 t 25 t

Bedienungsmannschaft 2 Mann 1 Mann

Eigengewicht 7000 kg 7125 kg

mit Anteil an Rohrleitung mit Anteil an Kabel und an Turbodynamo

Anlagekosten 6500 M. 8375 M.

Kohlenkosten für 1 t gehobene Last 0,05 „ 0,01 „

Kohlenkosten für 1600 Betriebsstunden im Jahr 1920 „ 400 „

Zinsen und Tilgung im Jahr 975 „ 1260 „

Gesamtbetriebskosten im Jahr 2895 „ 1660 „

Gesamtbetriebskosten für 8 Luken auf 1 Schiff 23160 „ 13280 „

Gewinn zugunsten des elektr. Betriebes für das ganze Schiff im Jahr 23160 − 13280 = rund 10000 M.

Der elektrische Betrieb hat sonach, auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus betrachtet, Anwartschaft auf die Zukunft, vorausgesetzt, daß die Krane in der Einzelkonstruktion zweckmäßiger durchgebildet werden, als dies bisher geschehen ist.

b) Die Hebemaschinen auf Kriegsschiffen.

Auf Kriegsschiffen trat das Bedürfnis nach Hebemaschinen sehr viel später auf als auf Handelsschiffen, weil auf ersteren Mannschaften ohnehin stets zur Verfügung standen. Solange die Kriegsschiffe aus Holz gebaut wurden — und das geschah auch nach Einführung des Dampfbetriebes noch — waren die Abmessungen der Schiffe selbst, ihrer Boote, Anker und Geschütze so klein, daß die Anker und Boote durch Gangspille (Fig. 135, entnommen aus dem »Atlas des Seewesens« von Werner), die Geschütze durch Rollenzüge bewegt werden konnten. Man machte zwar sehr bald den Versuch, einzelne Kriegsschiffe aus Eisen zu bauen, machte aber sehr schlechte Erfahrungen damit, da ungepanzerte eiserne Schiffe durch Geschosse sehr schwere Verletzungen erlitten, die sich nicht wie bei den Holzschiffen leicht flicken ließen.

Fig. 135.

Eine neue Zeit begann im Kriegsschiffbau erst mit der Einführung des Panzers. Im Jahre 1858 wurde das erste Panzerschiff, die »Gloire« erbaut. Von nun an wuchsen die Abmessungen der Schiffe, der Geschütze, der Anker und Boote bald so sehr, daß an eine Bewegung dieser Lasten auch durch eine große Zahl von Menschenkräften nicht mehr zu denken war. Während im Jahre 1870 das stärkste Panzerschiff der deutschen Flotte, der »König Wilhelm« eine Wasserverdrängung von rund 6000 t besaß, sind moderne Linienschiffe bei einer Wasserverdrängung von 16000 t angelangt; auf Stapel werden bereits Linienschiffe von 18000 t gelegt.

Zuerst begann man, die Gangspille durch Dampfankerspille zu ersetzen, dann trat die Notwendigkeit auf, Maschinen zum Drehen der Geschütztürme und zum Aufziehen der Munition aus den Munitionsräumen in die Geschütztürme einzubauen. Diese Maschinen sind so sehr Sondermaschinen, daß sie kaum mehr in das Gebiet der allgemeinen Hebemaschinen fallen.

Dagegen stellt der Betrieb an Bord zwei Aufgaben, die auch vom allgemeinen Gesichtspunkt aus ein besonderes Interesse bieten: die Konstruktion von Bootskranen und von Kohlenwinden. Diese beiden Aufgaben sind grundverschiedener Natur; die erste befaßt sich mit Schwerlasten, die zweite mit sehr geringen Lasten, die möglichst schnell bewegt werden sollen.

1. Bootskrane.

Die Besonderheit dieser Maschinen besteht darin, daß die vollständig ausgerüstete und bemannte Dampfbarkasse mit solcher Geschwindigkeit gehoben werden muß, daß die nachfolgende Welle den Boden der Barkasse nicht mehr trifft. Die hierzu erforderliche Geschwindigkeit beträgt erfahrungsgemäß 0,2 sekm. Das Gewicht einer modernen Barkasse ist bereits bis auf 16 t gesteigert worden. Es ist daher beim Heben der Barkasse eine Leistung von 16000 · 0,275 = rund 50 PS zu leisten.

Ursprünglich half man sich in der Weise, daß man an den Raaen oder an besonderen Spieren Rollenzüge aufhing und die Taue derselben durch Dampfwinden einholte. Dieses Verfahren läßt aber nur eine unvollkommene Seitwärtsbewegung der Barkasse zu. Neuerdings ist man daher allgemein dazu übergegangen, besondere Krane für diesen Zweck aufzustellen.

Fig. 136 stellt einen Bootskran mit Dampfbetrieb der deutschen Linienschiffe aus den Neunziger Jahren dar. Der Kran selbst besteht aus einem gebogenen Blechträger, dessen lotrechter Teil in einem Halslager und einem Kugelspurlager an dem Deckaufbau gelagert ist. Die Dampfmaschine für das Schwenkwerk ist unmittelbar neben dem Kran gelagert, die Dampfwinde des Hubwerks ist etwas abseits davon aufgestellt, die beiden Drahtseile werden von zwei getrennten Seiltrommeln gleichzeitig aufgewunden.

Fig. 137 (entnommen aus Roedder: »Die elektrischen Einrichtungen moderner Schiffe«) zeigt einen Bootskran mit elektrischem Betrieb, wie sie auf den amerikanischen Linienschiffen »Kearsarge« und »Kentucky« im Jahre 1899 eingebaut wurden. Die Anordnung des Kranes selbst ist die gleiche wie vorher. Dagegen ist hier sowohl das Hubwerk wie das Schwenkwerk auf einer Plattform aufgestellt, die sich mit dem Kran dreht. Beide Triebwerke werden durch einen Elektromotor angetrieben, der abwechselnd auf das Hubwerk und auf das Schwenkwerk geschaltet werden kann. Diese Einrichtung genügt vollständig, da das Schwenken doch erst dann geschehen kann, wenn die Barkasse vollständig bis an Bord gehoben ist.

Fig. 136.

Fig. 137. ❏ GRÖSSERES BILD

Die Hauptschwierigkeit bei der Konstruktion dieser Bootskrane liegt darin, daß ein möglichst geringes Eigengewicht und eine möglichst gedrängte Aufstellung bei gleichzeitig großer Leistung verlangt wird. Der elektrische Betrieb kann diese Anforderungen zweifellos eher erfüllen als der Dampfbetrieb; die dargestellte Ausführung kann als befriedigende Lösung indessen nicht betrachtet werden; bei geschickter Einzelkonstruktion läßt sich ein weit gedrängterer und einfacherer Aufbau erzielen.

2. Kohlenwinden.

Aus strategischen Gründen muß die zum Kohlen-Einnehmen erforderliche Zeit auf das äußerste abgekürzt werden. In erster Linie steht daher die Forderung, mit möglichst großer Geschwindigkeit zu arbeiten. Die Hauptschwierigkeit besteht dabei darin, daß die Arbeit auf einem sehr beengten Raum vorgenommen werden muß; es werden also diejenigen Maschinen sich am geeignetsten erweisen, die am wenigsten Raum in Anspruch nehmen. Eine selbstverständliche Forderung ist die nach geringstem Eigengewicht der erforderlichen Maschinen. Die Ersparnis von Menschenkräften ist erwünscht, aber von geringerer Bedeutung. Die Ersparnis von Kohlen erscheint als nebensächlich im Vergleich zu den anderen Forderungen.

Ursprünglich arbeitete man ausschließlich mit Handbetrieb. Das zu kohlende Schiff wurde in freiem Wasser vertaut, so daß sich die Kohlenprähme rings herum an das Schiff legen konnten, um an möglichst vielen Stellen gleichzeitig zu arbeiten. An geeigneten Stellen der Takelage wurden Seilrollen so aufgehangen, daß das herabhängende Seil einerseits schief in den Prahm, anderseits schief in die Kohlenluke reichen konnte. Die Kohlen wurden in den Prähmen in Körbe von etwa 75 kg Inhalt geschaufelt, der Korb an den Haken gehangen und das Seil von Hand hochgezogen, der Korb über der Luke umgekippt und leer wieder in den Prahm hinuntergelassen, um mit einem gefüllten vertauscht zu werden. Das Lästigste bei diesem Verfahren liegt darin, daß die Mannschaft, die am Seil zieht, der anderen im Wege steht und daß dadurch die Zahl der gleichzeitig arbeitenden Züge sehr beschränkt ist. Dieser Umstand und die mäßige Geschwindigkeit, die höchstens 1 sekm erreicht, lassen nur eine geringe Leistungsfähigkeit zu.

Später ging man dazu über, die Seile durch die Spillköpfe der Dampfwinden einzuholen, die für verschiedene Zwecke ohnehin vorhanden sind. Der Spillkopf erlaubt ein rasches Arbeiten, weil das Stillhalten der Last einfach durch geringes Lockern des abgehenden Seils, das Senken durch vollständiges Nachlassen des Seils erzielt wird, während der Spillkopf sich stetig weiter dreht. Es entsteht daher kein Zeitverlust durch Umsteuern der Dampfmaschine. Zur entsprechenden Handhabung des vom Spillkopf ablaufenden Seils muß bei dem Spillkopf ein Mann für diesen Zweck ganz zur Verfügung stehen. Die Hubgeschwindigkeit ist auf 1 sekm beschränkt, wenn man nicht einen umgekehrten Rollenzug einschalten will, der die Geschwindigkeit auf das Doppelte erhöht, aber die Seilführung umständlicher gestaltet. Da die Dampfwinden nur in beschränkter Zahl aufgestellt werden können, so ist auch hier die Zahl der gleichzeitig arbeitenden Spillköpfe an eine enge Grenze gebunden, und infolgedessen die Leistungsfähigkeit nicht über ein gewisses Maß steigerbar.

Fig. 138.

Eine Hebemaschine, die besonders zum Kohlen von Kriegsschiffen konstruiert wurde, ist der sog. »Temperley-Transporter«: Fig. 138. Er bezweckt nicht nur die Hebung sondern auch eine Seitwärtsbewegung der Last. Ein Träger wird mittels Drahtseilen in solcher Schräglage in der Takelage aufgehangen, daß sein unteres Ende über dem Kohlenprahm, sein oberes über der Kohlenluke des Kriegsschiffes liegt. An dem Unterflansch dieses Trägers ist eine Laufkatze aufgehangen; das Lastseil führt über eine Seilrolle an der Laufkatze, von hier an der Laufbahn entlang bis zum höchsten Punkt und über eine zweite Seilrolle an dieser Stelle zur Dampfwinde. Der Vorgang beim Heben spielt sich nun folgendermaßen ab: Die Laufkatze steht an tiefster Stelle ihrer Laufbahn, der Haken ist in den Prahm hinabgelassen. Sobald die Dampfwinde anzieht, steigt die Last in die Höhe und zwar soweit bis sie an der Laufkatze anstößt. Der Lasthaken klinkt sich nun selbsttätig an der Laufkatze fest, die Laufkatze läuft dem Zuge des Seils folgend an der Laufbahn entlang bis zum höchsten Punkt und klinkt sich dort mit einem selbsttätigen Riegel an der Bahn fest. Läßt nun die Dampfwinde das Seil nach, so senkt sich der Lasthaken lotrecht nach abwärts in die Kohlenluke, während die Laufkatze am höchsten Punkt der Bahn stehen bleibt. Nachdem die Last abgehangen ist, zieht die Dampfwinde wieder an, der leere Haken steigt lotrecht in die Höhe und klinkt sich schließlich an der Laufkatze fest. Läßt nun die Dampfwinde das Seil wieder nach, so löst sich selbsttätig die Verrieglung der Laufkatze, letztere rollt an der Laufbahn abwärts bis zum tiefsten Punkt, der leere Haken wird frei und senkt sich in den Prahm, worauf das Spiel von neuem beginnt.

Der Erfolg dieser Maschine liegt weniger darin, daß die Last außer der lotrechten Bewegung auch eine Seitwärtsbewegung vollzieht — denn die seitliche Entfernung des Prahms von der Luke beträgt in der Regel nur wenige Meter — als vielmehr darin, daß für den Betrieb dieser Laufbahnen besondere Dampfwinden gebaut wurden, die sehr rasch, sicher und ruhig arbeiten.

Fig. 139.

Wie Fig. 139 zeigt, ist bei dieser Dampfwinde die Seiltrommel unmittelbar auf die Kurbelwelle gesetzt, so daß alle Stirnräder fortfallen. Die Tourenzahl der Dampfmaschine ist infolgedessen geringer als bei den üblichen Schiffswinden, und die Dampfmaschine arbeitet daher sehr ruhig. Mit dieser Winde lassen sich Hubgeschwindigkeiten von 2 bis 3 sekm erzielen.

Zur Erzielung einer großen Leistung ist es notwendig, an möglichst vielen Stellen gleichzeitig zu arbeiten, die zur Verfügung stehende Kraft also weitgehend zu verteilen. Neuere Bestrebungen laufen daher darauf hinaus, die elektrische Kraftverteilung zum Kohlen der Schiffe heranzuziehen, die wie keine andere eine weitverzweigte Verteilung der Energie gestattet. Elektrisch betriebene Winden lassen sich viel gedrängter bauen als Dampfwinden, und man ist nicht wie bei diesen der Rohrleitungen wegen gezwungen, die Winde auf das Deck zu schrauben, man kann vielmehr elektrische Winden ohne weiteres in der Takelage aufhängen. Die Winden werden mit einem gewöhnlichen Rollenzug hochgewunden; die Stromzuführung besorgt ein biegsames Kabel, der Anlasser wird an der Reeling oder sonst an passender Stelle befestigt. Natürlich wäre es verkehrt, derartige Hängewinden als Spillkopfwinden zu bauen, weil Spillköpfe nur dann gut arbeiten, wenn der Seilführer unmittelbar daneben steht. Es liegt auch gar kein Bedürfnis vor, bei elektrischem Betrieb mit Spillkopf zu arbeiten, weil ja gerade eine rasche Umsteuerung bei keiner Maschine so leicht ausführbar ist wie beim Elektromotor.

Fig. 140a.

Das Drahtseil muß vielmehr an einer Seiltrommel von etwa 300 mm Durchmesser und 200 mm Breite befestigt werden, die vom Elektromotor in beliebiger Drehrichtung angetrieben wird, so daß ein Aufbau entsteht, wie ihn Fig. 140a zeigt. Als Motor wird ein Hauptstrommotor gewählt, der die Last mit 2 sekm Geschwindigkeit hochzieht und den leeren Haken mit 3 sekm hebt und senkt.

Eine derartige gedrängt gebaute Hängewinde nimmt während des Kohlens an Deck überhaupt keinen Platz fort und kann während der Fahrt leicht verstaut werden. Die Zahl der gleichzeitig arbeitenden Winden kann gegenüber den bisherigen Dampfwinden auf das Doppelte gesteigert werden. Die Leistungsfähigkeit wächst aus zwei Gründen: wegen der erhöhten Geschwindigkeit und wegen der vermehrten Zahl von Winden. Für die Steuerung der Winde genügt ein einziger Mann am Anlasser, der gleichzeitig beim Entleeren des Korbes mithelfen kann. Fig. 140b und 140c stellen die Aufhängung derartiger Hängewinden in der Takelage dar.

Fig. 140b.

Fig. 140c.

Die geschilderten Verfahren sind sämtlich nur anwendbar, wenn das Schiff im Hafen oder wenigstens in ruhigem Wasser liegt. Ein noch ungelöstes Problem besteht in dem Kohlen von Kriegsschiffen auf hoher See. Der Seegang schließt es dabei aus, daß der Kohlendampfer unmittelbar an das Kriegsschiff anlegen kann. Es ist vielmehr notwendig, daß das Kriegsschiff den Kohlendampfer ins Schlepptau nimmt und daß die Kohlenübernahme während des Schleppens geschieht.

Fig. 141.

Der erste Versuch dieser Art wurde 1899 von der amerikanischen Marine gemacht. Das Linienschiff »Massachusetts« schleppte nach einem Bericht der »Engineering News« 1900, S. 220, mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 6 Seemeilen einen Kohlendampfer in einer Entfernung von 90 bis 120 m. Außer der Schlepptrosse war von dem Heck des Kriegsschiffes nach dem Vormast des Kohlendampfers noch ein zweites Drahtseil durch die Luft gespannt, welches als Laufbahn für eine Laufkatze diente, die durch ein drittes Drahtseil vermittelst einer Dampfwinde mit 5 sekm Geschwindigkeit hin und her gezogen wurde. An die Laufkatze wurden die Kohlensäcke von Hand angehangen. Es kam nun darauf an, das Tragseil trotz der Bewegungen der Schiffe möglichst gleichmäßig gespannt zu halten. Bei diesem Versuch wurde die Spannung dadurch erzeugt, daß an das Tragseil ein Lenzsack angehangen wurde, das heißt ein trichterförmiger, im Wasser mit der Öffnung nach vorn schwimmender Sack. Die durch die Fahrt hervorgerufene Strömung suchte den Lenzsack mitzunehmen und spannte dadurch das Tragseil.