so besser, je mehr die
Geschwindigkeit des Fahrzeuges diejenige des Schwimmstabes, welche zugleich als diejenige des
Wassers
anzusehen ist, übertrifft. Hätte der thalwärts schwimmende
Kahn dieselbe
Geschwindigkeit wie das
Wasser, so würde er sich
in ihm genau so verhalten wie ein unbewegter
Kahn in ruhendem
Wasser, würde also nicht steuerbar sein.
Es setzt sich somit die Thalwärtsbewegung des
Kahnes aus zwei
Geschwindigkeiten zusammen, von denen die Stromgeschwindigkeit
nur der eine Teil ist.
Diese ist abhängig von dem
Gefälle oder bei gegebener Stromstrecke von der Pegelhöhe. Die andre
Geschwindigkeit ist folgendermaßen
zu erklären: Der Wasserspiegel eines jeden fließenden Gewässers bildet eine
schiefe Ebene, auf welcher
der schwimmende
Kahn hinabzugleiten strebt mit einer
Kraft,
[* 2] die von dem Kahngewicht und dem Neigungswinkel der schiefen
Ebene
abhängig ist. Diese
Kraft erteilt dem
KahnBewegung, die so lange wächst, bis der mit der
Geschwindigkeit wachsende
Widerstand
des
Wassers gerade gleich der bewegenden
Kraft ist.
Mit der aus der bewegenden
Kraft und dem Wasserwiderstand sich ergebenden
Geschwindigkeit, die als Fallgeschwindigkeit zu bezeichnen
ist, bewegt sich daher der
Kahn zum
Wasser in der Stromrichtung, seine Schwimmgeschwindigkeit ist deshalb die
Summe der Stromgeschwindigkeit
und der Fallgeschwindigkeit. Wenn nun noch eine Antriebskraft
(Wind am
Segel, Menschenkraft am
Ruder,
Dampf
[* 3] am
Radoder an der
Schraube) hinzukommt, so werden sich die Geschwindigkeitsverhältnisse folgendermaßen gestalten: Der
Kahn
wird zunächst mit dem
Wasser fortgetrieben, erhält also gegen das
Ufer dieselbe
Geschwindigkeit wie das
Wasser.
Hierzu kommt aber noch eine zweite
Geschwindigkeit, die der
Körper von derSumme der auf das Hinabgleiten
auf der schiefen
Ebene wirkenden Schwerkraftkomponente und der Antriebskraft erhält. Die durch die Einwirkung dieser Kräftesumme
erteilte
Geschwindigkeit ist so groß, daß der bei ihr auftretende Wasserwiderstand der Kräftesumme das
Gleichgewicht
[* 4] hält,
sie übertrifft die dem
Körper von der Antriebskraft allein gegen das
Wasser erteilteGeschwindigkeit,
d. h. die wirkliche
Geschwindigkeit um denjenigen Betrag, um welchen sie durch die Schwerkraftkomponente vermehrt wird, und
welcher in diesem
Falle als Fallgeschwindigkeit zu bezeichnen ist.
Die scheinbare
Geschwindigkeit ist mithin beim Abwärtsfahren die
Summe der Stromgeschwindigkeit, der wirklichen
Geschwindigkeit
und des Fallzuschlags.
Daher ergibt sich die wirkliche
Geschwindigkeit als die scheinbare
Geschwindigkeit,
vermindert um die Stromgeschwindigkeit und
den Fallzuschlag. Bei der
Bergfahrt ist natürlich die scheinbare
Geschwindigkeit
kleiner als die wirkliche, nämlich um die
Summe der Stromgeschwindigkeit und der Fallgeschwindigkeit, d. h. desjenigen Betrages,
um welchen die
Geschwindigkeit des
Kahnes gegen das
Wasser durch die auf das Thalwärtsgleiten wirkende Schwerkraftkomponente
des Kahngewichts vermindert wird.
Die wirkliche
Geschwindigkeit zeigt sich daher als die
Summe der scheinbaren
Geschwindigkeit, der Stromgeschwindigkeit und der
Fallgeschwindigkeit.
Will man nun die Betriebskraft berechnen, die erforderlich ist, um einem Schiff
[* 5] bei gegebener Stromgeschwindigkeit
und gegebenem Neigungswinkel der Wasseroberfläche gegen den
Horizont
[* 6]
(Gefälle) eine bestimmte scheinbare
Geschwindigkeit zu
erteilen, so hat man von dieser die Stromgeschwindigkeit abzuziehen und denjenigen
Widerstand zu berechnen
(s. Bd. 17, S. 133), bei welchem unter Voraussetzung eines bestimmten, dem Fahrzeug zukommenden
Widerstandskoeffizienten C und einer bestimmten
FlächeF des größten Schiffsquerschnittes eine Schiffsgeschwindigkeit erreicht
wird, welche der
Differenz (scheinbare
Geschwindigkeit weniger Stromgeschwindigkeit) gleich ist.
Von diesem
Widerstand ist dann die unter Zugrundelegung des
Gefälles zu berechnende Schwerkraftkomponente des Schiffsgewichts
abzuziehen; so erhält
man in dieser
Differenz die Betriebskraft. Für die
Bergfahrt ist die Stromgeschwindigkeit zur scheinbaren
Geschwindigkeit zu addieren, aus dieser
Summe der zugehörige
Widerstand zu berechnen und dazu die Schwerkraftkomponente zu
addieren.Hat man es mit einem ganzen Schleppzug, d. h. mit einem
Schleppdampfer und mehreren angehängten
Schiffen, zu thun, so ist die
Summe ihrer
Widerstände und die
Summe ihrer Schwerkraftkomponenten in Rechnung zu ziehen.
Die
Geschwindigkeit oder
Fahrt einesSchiffes wird ausgedrückt durch
die Anzahl
Seemeilen, welche dasselbe in einer
Stunde zurücklegt. Die
Seemeile ist gleich einer mittlern Erdmeridianminute,
gleich dem 360 x 60sten Teil des Erdumfanges, =1852 m. Legt ein
Schiff in einer
Stunde eine
Seemeile zurück, so macht es in
einer
Sekunde den 3600sten Teil der
Seemeile oder eine Meridiantertie (0,514 m); umgekehrt legt ein
Schiff,
welches in der
Sekunde eine Meridiantertie läuft, in der
Stunde eine
Seemeile zurück; läuft es in tSekundens Meridiantertien,
so macht es in der
Stunde t/s
Seemeilen. Der einfachste
Fahrtmesser ist das
Log
[* 7] (s. d., Bd.
10).
¶
mehr
Eine Anzahl andrer komplizierterer Apparate (Patentlogs) zum Messen der Schiffsgeschwindigkeit besteht im wesentlichen aus
einer vom Schiffe
[* 9] nachgeschleppten Schraube, deren Rotationsgeschwindigkeit von der Schiffsgeschwindigkeit abhängig und deren
Umdrehungen auf ein Zählwerk
[* 10] übertragen werden. Das Zählwerk befindet sich entweder auch im Wasseroder anBord des Schiffes (Decklogs).
Bei dem Walkerschen Patentlog
[* 8]
(Fig. 1) ist das Zählwerk in der Schraube selbst angebracht; die Schraube
rotiert mit demselben um eine feste Schnecke, in welche die Zahnräder des Zählwerks eingreifen.
Die Schnecke ist mit dem Schaft, an welchem die Schleppleine befestigt ist, mittels Koppelung verbunden und kann als feststehend
betrachtet werden. Auf dem Zifferblatt des Zählwerks wird die vom Schiffe zurückgelegte Strecke in Zehner,
Einer und ViertelSeemeilen abgelesen. Das ältere Patentlog von Massey ist ganz ähnlich eingerichtet, nur befindet sich das
Zählwerk nicht in der Schraube selbst, sondern in einem besondern, mit über Bord gelassenen Kasten; durch eine mit Schraube
ohne Ende versehene Leine werden die Umdrehungen der Schraube auf das Zählwerkübertragen.
Bei dem Decklog von Massey ist das Zählwerk, in einer flachen, runden Kapsel
[* 8]
(Fig. 2) eingeschlossen, an Bord des Schiffes befestigt.
Auf dem Zifferblatt desselben sind zwei Zeiger angebracht; der eine gibt die zurückgelegte Strecke in Seemeilen an, der
zweite durchläuft das Zifferblatt einmal, während das Schiff eine Seemeile zurücklegt; das Zifferblatt hat für denselben
eine Teilung in 60 Teile, so daß jeder Teil 1/60 Seemeile entspricht. Die Anzahl Sechzigstel Seemeilen, welche das Schiff in
einer Minute macht, gibt die jeweilige Fahrt des Schiffes; denn so viel Sechzigstel Seemeilen das Schiff in der
Minute macht, so viel ganze Seemeilen läuft es in der Stunde. Ganz ähnlich wie das eben beschriebene Log ist das Decklog von
Häcke konstruiert.
(Anmerkung des Editors:
[* 8]
Fig. 3. »Schiffsgeschwindigkeitsmesser von
Strangmeyer.« derzeit nur im Faksimile verfügbar)
Der
S. von Strangmeyer
[* 8]
(Fig. 3) beruht dagegen auf ganz anderm Prinzip und benutzt zur Fahrtbestimmung
den durch die Vorwärtsbewegung des Schiffes erzeugten und von der Geschwindigkeit desselben abhängigen hydrostatischen Druck
des Wassers durch Übertragung desselben auf ein Manometer,
[* 11] derart, daß aus dem Stande des letztern die jeweilige Fahrt des Schiffes
jeder Zeit abgelesen werden kann. In ein tief unter Wasser am Bug (Vorderteil des Schiffes) angebrachtes
Mundstück M münden zwei Rohrleitungen a und b, von denen die Mündung des erstern nach vorn, die des letztern nach hinten
gerichtet ist.
Die erste Rohrleitung steht in Verbindung mit der einen Kammer A eines im Schiff unterhalb des Wasserspiegels aufgestellten
Doppelwindkessels W, die zweite Leitung b mit der zweiten Kammer B des Windkessels. Jede dieser Abteilungen
des Windkessels ist durch je eine Luftleitung derart mit einem Manometer C verbunden, daß die eine Leitung auf der einen Seite
der Plattenfeder des Manometers, die zweite auf der andern Seite derselben mündet. Der Windkessel ist
mit Wasserstandsgläsern, Ablaßhähnen und Verbindungsröhren für Luft und Wasser versehen, welche die Einstellung des Wasserniveaus
auf gleiche Höhe in beiden Kammern ermöglichen, wie dies bei stilllieqendem Schiff ausgeführt wird, in welchem Falle in beiden
Räumen derselbe Druck herrscht.
Bei Vorwärtsbewegung des Schiffes wird der Druck in der Kammer A erhöht, in der Kammer B vermindert, die
mit der Geschwindigkeit des Schiffes zunehmende Druckdifferenz auf das Manometerübertragen und von demselben angezeigt. Das
Verhältnis dieser hydrostatischen Druckdifferenz und der Schiffsgeschwindigkeit wird empirisch ermittelt und hiernach
die Manometerskala geteilt, so daß man von derselben direkt die jeweilige Fahrt des Schiffes ablesen kann.