4. Motoren.

Wir wollen nun eine kurze Umschau über die für ballon- und flugtechnische Zwecke brauchbaren Motoren halten. Die Motoren müssen die Widerstandsarbeit leisten. Um ein Gutachten über die verschiedenen Kraftspender abgeben zu können, und die richtige Wahl zwischen verschiedenen zu treffen, muß man Maschinentechniker sein. Aber selbst diesem fällt die Abgabe eines Urteiles bezüglich der Brauchbarkeit des einen oder des anderen Motors oft recht schwer.

Die Bedingungen, welche ein solcher erfüllen muß, sind meist recht komplizierter Natur, oft bis knapp an die Grenze des Erreichbaren gehend. Bekanntlich unterscheiden wir zwei Hauptgruppen von Motoren, es sind dies:

1. die Accumulatoren,

2. die eigentlichen Motoren.

In erstere legen wir künstlich Energie hinein, (wir laden sie), die theoretisch gleich der zu leistenden Arbeit, praktisch infolge der zahlreichen Effektsverluste natürlich stets bedeutend größer sein muß. Dies sind künstliche Accumulatoren. Die zweite Gattung leistet eine Arbeit infolge Verwertung von natürlichen Accumulatoren, wie z. B. von Kohle, Gas, brennbaren Ölen etc.

Für Zwecke der Luftschiffahrt kommen von künstlichen Accumulatoren in Betracht:

Maschinen mit komprimiertem Gas,
Natronlaugenmaschinen,
Dynamos mit elektrischen Accumulatoren.

Von eigentlichen Motoren:

die Dampfmaschinen,
die Gas-, Petroleum- oder Benzin-Motoren,
Dynamos mit Primärbatterien,
Dampfturbinen.

Welchen Bedingungen sollen die für flugtechnische Zwecke gebauten Maschinen entsprechen?

Diese Frage ist sehr schwer zu beantworten; ich will versuchen, die Hauptbedingungen aufzuzählen.

Soll das Gewicht der Maschine im Verhältnis zur Leistung,
der Verbrauch an Material ein Minimum sein,
sollen dieselben frei von verschiedenen Stößen sein,
mit variabler Geschwindigkeit arbeiten können,
kompendiös sein,
wenig Reparaturen und Bedienung erheischen,
ein Versagen nahezu ausschließen,
einfach übersichtlich und leicht zugänglich disponiert,
leicht auswechselbar und leicht reparierbar sein,
durch eine längere Zeitdauer absolut sicher funktionieren,
verhältnismäßig wenig Gewicht an Speisematerial benötigen.

Fig. 2. Der Röhrenkessel von Maxims Drachenflieger.

Die Punkte 1 und 2 lassen sich so zusammenfassen, daß man sagen kann: Eine Flugmaschine soll pro effektiver Ballon- oder Flugmaschinen-Stundenpferdestärke ein Minimum an Gewicht erfordern.

Da es zu weit führen und dem Zwecke dieser Zeilen nicht entsprechen würde, wenn ich hier diese ganze Frage eingehend behandeln wollte, was einer anderen Arbeit vorbehalten sein soll, so will ich dieses Thema nur in großen Zügen besprechen.

Bei der Verwendung von Dampfmaschinen müssen auf dem Luftschiffe Platz finden:

a) der Dampferzeuger, (Dampfkessel),
b) die Speisung für a u. zw.:
α) Heizmaterial (Kohle, Gas), β) Wasser,
c) der eigentliche Dampfmotor (die Maschine),
d) die diversen Nebenbestandteile, wie Armatur, Pumpen, Injektoren etc. etc.
e) der Kondensator.

Diese Unterabteilungen zeigen, wo man bei den einzelnen Bestandteilen an Gewicht sparen kann.

Derzeit sind wohl die Wasserrohrkessel die relativ leichtesten; Maxim hat eine geradezu brillante Form derselben in die Flugtechnik eingeführt.

Zu brauchen sind auch Serpollets Generatoren, vielleicht werden sich auch die Wärmetransmissionskessel von Herz für unsere Zwecke verwenden lassen. Der Tätigkeit des Kesselbauers eröffnet sich da ein neues und weites Feld.

Fig. 3. Hiram Maxim, seinen leichten 180pferdestarken Dampfmotor hebend.

Das Wasser wird nur im chemisch reinen Zustande mitgenommen werden dürfen. Kohle oder Kohlenstaub wird man nicht verwenden, vielleicht dagegen Heizölfeuerung. In ausgiebigster Weise wird man aber von Petroleum und Benzinfeuerung Gebrauch machen. Die Verbrennungen müssen vollkommene sein. Dem Leichterwerden des Luftschiffes durch Verbrauch an Brennmaterial ist Rechnung zu tragen.

Außer den vorbenannten natürlichen Accumulatoren kommen noch die Gasfeuerungen in Betracht, u. zw. dies besonders dann, wenn es sich um lenkbare Ballons handelt, die ihren Gasvorrat mit sich führen.

Besonders großen Heizwert besitzt das Wasserstoffgas mit 34460 Wärmeeinheiten.

Wasserstoffgas im komprimierten Zustande für Heizzwecke mit sich zu führen, ist einerseits wegen der doch immer nicht ausgeschlossenen Explosionsmöglichkeit gefährlich und anderseits wegen des Gewichtes der Umhüllung nicht rentabel.

Für flug- oder ballontechnische Zwecke wird man Dampfmaschinen nicht für kleine Betriebe bauen, sondern nur von ca. 30-50 Pferdestärken angefangen.

Eine eingehende Betrachtung der Gewichtsverhältnisse lehrt nämlich, daß eine Dampfmaschine pro effektive Stundenpferdestärke gemessen, um desto leichter ist, je größer sie wird. Man hat bei derselben auf schnelle Gangart, möglichste Ökonomie des Dampfverbrauches, Freisein von Stößen, Vibration, und einfache Konstruktion zu sehen.

Dies führt auf die Verwendung von Compoundmaschinen. Ein Hauptaugenmerk wird auf die Anordnung einer entsprechenden Kondensation und zwar einer Oberflächenkondensation mit Luftkühlung zu richten sein.

Ein sehr interessantes und lehrreiches Beispiel eines Flugmaschinenmotors bietet der von Maxim konstruierte.

Die Röhrenkesselanlage samt Wasserinhalt soll 545 kg, die der zugehörigen Compoundmaschine 272 kg betragen, und einen Effekt von 363 HP geliefert haben.

Der Dampf- und Kohlenbedarf beträgt nach meiner Quelle »North American Review« pro Pferdestärke und Stunde 11·3 kg.

Es würde sich somit das Gewicht des ganzen Motors samt Brennmaterial und Wasserbedarf für eine ganze Stunde auf circa 15-17 kg belaufen.

Einen anderen ebenfalls sehr leichten Dampfmotor hat Herring gebaut. Er wiegt nur etwa 1·2 kg und soll 7 gebremste Pferdestärken leisten. Seine Admissionsspannung beträgt dabei 16 Atmosphären und die Tourenzahl 40 Umdrehungen pro Sekunde.

Eine andere Serie Motoren bilden die Dampfturbinen. Sie haben den großen Vorteil, rotierende Dampfmotoren und äußerst kompendiös zu sein.

In neuester Zeit hat besonders De Lavals Dampfturbine sehr gute Resultate aufzuweisen.

Als ein Übelstand muß die große Anzahl von Umlaufszahlen (20.000-30.000 pro Minute) angesehen werden.

Dies verlangt ausgiebige Übersetzungen ins Langsame und dadurch hervorgerufene große Effektsverluste.

Auch ist der Dampfbedarf ein etwas größerer, als bei normalen Dampfmaschinen. Es soll aber schon gelungen sein, ihn gegenwärtig auf 11·6 kg herabzubringen. Immerhin ist durch den Entfall der hin- und hergehenden Massen und dadurch, daß das Eigengewicht des Motors auf ein Minimum reduziert werden kann, diese Dampfturbine für flugtechnische Zwecke beachtenswert.

Ein 20pferdiger De Laval-Motor wiegt z. B. nur 340 kg und nimmt samt dem Übersetzungsgetriebe einen Flächenraum von 75/55 cm ein.

Fig. 4. Herrings leichter Motor für Flugmaschinen.

Das Turbinenrad besitzt hierbei nur 15 cm Durchmesser. Die 8·8 mm dicke Welle macht 22.000 Umdrehungen, die auf 2200 Touren zum Betriebe von Dynamomaschinen heruntergebracht wird.

Nur kurz sei der Natrondampfkessel gedacht; sie erzeugen weder Gase noch Rauch und haben den Vorteil, stets eine gleiche Gewichtsquantität zu besitzen.

Die Wärmequelle bildet die konzentrierte Natronlauge. Die Natronlösungen besitzen die Eigenschaft bei gewisser Konzentration und dadurch bestimmtem Siedepunkt Wasserdampf unter Wärmeentwicklung aufzunehmen, sie können mithin benützt werden, den Auspuffdampf einer Maschine zu kondensieren und durch die dabei entstehende Erhitzung Wasser zu verdampfen. Demnach findet bei dem Natronkessel ein Kreislauf statt, der solange fortgesetzt werden kann, bis die Lauge bei einer bestimmten Verdünnung ihren Siedepunkt erreicht hat und aufhört, den Auspuffdampf aufzunehmen.

Durch Verbindung mit Wärmetransmissionskesseln dürften sich, wie ich glaube, günstige Resultate erzielen lassen.

Eine andere Art von für flugtechnische Zwecke ins Auge zu fassenden Motoren sind die Gas-, Petroleum- und Benzinmotoren, welche in die Gruppe der Explosionsmotoren rangieren. Sie haben den Vorteil, keinen eigenen Kessel und ein sehr geringes Gewicht an Betriebsstoff (circa 0·5 kg pro Pferd und Stunde) zu benötigen.

Auch kann der Luftkondensator, der einen geringen Vorrat von Kühlwasser hält, circa drei- bis viermal so leicht sein, als bei einer gleich starken Dampfmaschine.

Fig. 5. Santos Dumont den Buchet-Motor seines Ballons betrachtend.

Da aber, entweder im Vier- oder im Zweitakt, nie doppelwirkend, gearbeitet wird, so fällt der eigentliche Motor schwerer aus, als die analoge Dampfmaschine.

Nachteilig erscheint die komplizierte Steuerung, die Mischung mit Luftzündung und der Bedarf an Kühlwasser.

Sie sind die ausgesprochenen Luftschiffmotoren der Zukunft. Ihre dermalige Ausgestaltung verdanken sie unstreitig ihrer Verwendung im Automobilbau. Liest man ihre Eigengewichte, wie sie die einzelnen Maschinenwerkstätten angeben, so glaubt man, der jahrelange Traum der Luftschiffer nach dem leichten Motor habe sich endlich verwirklicht. So finden wir z. B. das Gewicht einer Pferdestärke von Buchet-Motoren von 6·3-7·8 kg differierend angegeben, je nachdem man eine 20, 30 oder 40 pferdestarke Maschine in Betracht zieht. Mors liefert die Pferdestärke zu einem Gewichte von 3·2 bis 6·2 kg bei Motoren von 90-200 Pferden. Bourdiaux und Delalande gar zu 2·1-3·3 kg bei Motoren von 50, respektive 20 Pferden. Es schwindelt einem förmlich bei diesen Zahlen. In der Wirklichkeit jedoch stellen sich die Verhältnisse etwas anders. Zu dem Gewichte des eigentlichen Motors kommen nämlich noch die Gewichte all der Nebenbestandteile etc. etc., ohne welche der Motor nicht funktioniert, so daß wir heute noch mit Gewichten von 17-20 kg pro 1 Luftschiffpferdestärke rechnen müssen. Immerhin schon ein ungeheuerer Fortschritt gegen frühere Jahre, wo eine solche Pferdestärke z. B. bei Giffards Ballon (1852) noch 290 kg, bei Tissandiers Ballon (1883) noch 186 kg, bei Renard-Krebs (1884) 77 kg und bei Zeppelin, Daimler (1900) 30 kg wog.

Auf dem Gebiete der Explosivmotoren wird erst seit circa 30 Jahren intensiver gearbeitet und lassen die bis nun erzielten großen Erfolge wohl noch eine weitere ersprießliche Entwicklung erwarten.

Von den elektrischen Motoren dürften in erster Linie die Accumulatoren in Betracht kommen, doch sind sie gegenwärtig noch ziemlich schwer.

Das Gewicht der elektrischen Motoren setzt sich zusammen aus dem der Dynamos, Getriebe, Accumulatoren, Regulatoren und Schaltern.

Aus diesen wenigen Andeutungen geht klar hervor, daß die Luftschiffahrt und die Flugtechnik an die Motoren zum Teile mit ganz neuen, bis jetzt fast bei keinen anderen Betrieben (Torpedoboote und Automobile ausgenommen) gestellten Anforderungen herantritt, welche ein intensives Studium, eigene Versuche und separate Erprobungen erfordern. Schon jetzt ist Aussicht vorhanden, daß die Maschinentechnik die ihr hier gestellten Aufgaben mit Erfolg lösen wird.