Zweihundert Kilometer pro Stunde nach Fahrplan

Teil 13: 200km/h mit mehr als zwei Treibradsätzen
 
13.1. Kohlen, Wasser, Aufteilung und Fahrwerk
13.2. Einige Details einer 2C1...- Lokomotive
13.3. Weitere Varianten und Ausblick

Fortsetzung von Kapitel 13.3.

Hier kommt nun zum Schluss noch ein Außenseiter zu Wort und Bild. Wie vor fast zwei Jahren der Zeichner unserer ersten Bilder zu dieser Artikelreihe, so hat auch unser heutiger Zeichner offensichtlich Feuer gefangen, und sich in seiner Freizeit mit 200km/h- Lokomotiv- Konzepten beschäftigt. Auch er verdient sich mit den technischen Zeichnungen das Geld für sein Studium. Er will allerdings nicht in den Maschinenbau, sondern studiert Architektur und Bauingenieur- Fächer.

Als er uns seine Zeichnung vorstellte, erklärte er fast entschuldigend: "Mit Ausnahme von einigen wenigen, überschläglichen Berechnungen, ging es in dieser Artikelreihe fast immer nur um Fragen der Anordnung der erforderlichen Komponenten. Man hat ein sehr beschränktes Vokabular und versucht daraus, einen sinnvollen Satz zu bilden. Kein Platz darf von zwei Objekten beansprucht werden. Funktionseinheiten dürfen nicht auseinander gerissen werden. Das Netzwerk der Abhängigkeiten darf man nur verzerren und umklappen. Das reicht aus, um unüberschaubar viele Varianten zu erzeugen. Ein Architekt geht genauso vor, wie ein schöpferischer Ingenieur. Er bringt sonst vielleicht mehr menschliche und künstlerische Aspekte ins Spiel, womit ich mich hier aber zurückgehalten habe. Es ist auch noch zu früh für eine Gestaltung der Außenansicht. In diesem Stadium geht es erst um Nasszellen und Kanalisationsrohre, bzw. hier um die Zylinder und Dampfleitungen."

Folgende Ziele, die in verschiedenen vorgestellten Konzepten bereits angeklungen waren, sollten in diesem Versuch konsequenter weiter verfolgt werden: Der Schwerpunkt des Kesselaufliegers sollte vorgezogen werden, damit die Treibachsen eine möglichst konstante Belastung erhalten. Kohlen und Wasser sollten die Enden ausbalancieren. Die Dampfleitungen sollten kurz und mit weiten Bögen verlegt sein. Die Außenflächen sollten glatt und stromlinienförmig sein, möglichst ohne übergestülpte Schalen. Alle Rohre und Aggregate sollten also auf der Innenseite der Außenwände montiert sein. Der so entstehende "Maschinenraum" sollte so lang sein, dass Lanzen in Kesselrohr- Länge beim Ausblasen hineinpassen. So wäre der Nachteil der in Lokmitte versteckten Rauchkammer gemildert. Dass an dieser unüblichen Lage für kurze Dampfleitungen kein Weg vorbei führt, war ja in Teil 12 klar geworden.

Damit nicht genug, sollte doch noch einmal versucht werden, die Lok so zu gestalten, dass sie in beiden Richtungen 200km/h schnell fahren kann. Der Gesamtschwerpunkt soll in die Mitte kommen, und die Drehgestelle sollen neutral wirken. Gezogene Bissel- Drehgestelle usw. scheiden also aus. Ebenso alle Konzepte, die den Hilfsantrieb ganz hinten plaziert haben.

 
Auch vor einer anderen Booster- Kupplung hat unser angehender Architekt nicht halt gemacht. Sowas kann vielleicht wirklich nur einem Außenseiter einfallen. Er ging von der in Teil 8 erklärten Urform aus, bei der einfach nur Reibräder abgehoben oder angedrückt werden. Vom Gleis abhebbare Treibradsätze waren hauptsächlich deshalb in Vergessenheit geraten, weil diese im abgehobenen Zustand nur Ballast darstellen, während durch Kupplungen zwischen Antrieb und Radsatz, dieser im Leerlauf die Aufgaben eines Laufradsatzes übernehmen kann. Inzwischen war noch der Wunsch nach einer Übersetzung zur Verminderung der Drehzahl der Kurbelwelle hinzugekommen, um den Booster bis zu möglichst hohen Geschwindigkeiten verwendbar zu machen. Eine Übersetzung kann man aber, wie mit Zahnrädern, so auch mit Reibrädern erreichen.

Die Booster- Treibräder haben einen Durchmesser von 1500mm und auf der Außenseite einen vorstehenden Ring von 1100mm Durchmesser, auf dem ein Antriebsrad von 1600mm läuft. Dessen Höchstdrehzahl von 400 Umdrehungen/Minute wird also auf 582 U/min übersetzt, was bei 1500mm- Rädern 165km/h ergibt. Bei schnellerer Fahrt wird der Reibantrieb getrennt, indem die Kropfachse in die rot eingezeichnete Lage angehoben wird. In der Betriebsstellung ist ihre Lage nur wenig höher als die der Achsen der Treibräder, damit deren Lager, in fast senkrechten Gabeln geführt, einfedern können. Die Lager müssen stärker dimensioniert sein, weil sie mit der resultierenden Kraft aus Radlast (10t) und Reibrad- Andruckkraft (z.B. 13t, fast senkkrecht zur Radlast) belastet werden. Um bei Abnutzung definierte Kräfte zu behalten, muss das Lager durch eine horizontal wirkende Zusatzfeder in seiner normalen Lage an einen Anschlag gedrückt werden. Bei Boosterbetrieb drückt dann das Reibrad gegen die Feder, was etwa gleichbleibene Kräfte trotz Abweichungen bei den Durchmessern ergibt. Wegen der Kniehebelwirkung kann die senkrechte Kraft auf die Kropfachse relativ klein bleiben, so dass die Bedienung der Kupplung auch über elektromotorisch angetriebene Hubspindeln erfolgen könnte. Lokomotiv- Konstrukteure werden wohl Hubfedern und Andruck- Zylinder vorziehen, mit Bremsluft betrieben.

Die Dampfleitungen der Booster- Zylindern wären optimal kurz, wären da nicht noch die beweglichen Verbinder unterzubringen. Warum ist der Hilfsantrieb nicht direkt am Rahmen des Kesselaufliegers befestigt? Diese Lok soll nicht, wie die meisten bisherigen Entwürfe, aus einer Vorderlok und einem gezogenen Auflieger bestehen. Wegen des Zweirichtungs- Betriebes gibt es nur einen Auflieger über die gesamte Länge von rund 26m mit der nötigen Pfeilung an den Enden.

Die Lage im Gleis wird, wie bei einem D− Zug- Wagen durch die Drehzapfen der Drehgestelle bestimmt. Das hintere ist dreiachsig, das vordere vierachsig, bestehend aus den beiden Treibachsen und dem führenden Subdrehgestell. Die mittleren vier Achsen, zwei Lauf- und zwei Hilfs- Treibachsen, bilden ein drittes Drehgestell, das den Auflieger nicht führen kann. Es ist jedoch ebenfalls zur Seitenführung hilfreich, indem seine Enden über vorgespannte Federn die benachbarten Drehgestelle ebenso lenken, wie es ein dort angelenktes Subdrehgestell tun würde. Das vordere Antriebsdrehgestell hätte bei Rückwärtsfahrt, für sich allein genommen, kein führendes Sub- Drehgestell. Dieser 2'B- Teil würde rückwärts zum B2', was für Höchstgeschwindigkeit und ebenso bei langsamer Fahrt über enge Weichen mit den großen Rädern recht unsicher wäre. Die Wirkung des mittleren 4-achsigen Drehgestells macht daraus bei Rückwärtsfahrt praktisch eine 2'B2'- Vorderlok.

Die zweite Besonderheit findet man in der Lage des Dreizylinder- Hauptantriebs, die durch zwei vordere Blindwellen und den Verzicht auf die Blindwelle zwischen den Treibachsen gekennzeichnet ist. Unzählige Zylinder- Anordnungen haben wir ja schon vorgestellt, noch viel mehr Vorschläge finden sich in den uns vorliegenden Skizzen.

Äußere Zylinder verbreitern die Vorderlok, bringen so mehr Luftwiderstand. Selbst, wenn man das in Kauf nehmen würde, ist es schwierig, außen neben den Rädern genügend große Zylinder zu positionieren. Der Bereich, in dem die Kuppelstangen laufen, scheidet ganz aus. Der Platz hinter den Treibrädern ist durch den Hilfsantrieb belegt. Zum Platz vor den Treibrädern werden die Dampfleitungen recht lang. So kommt man konsequenterweise zu drei Innenzylindern.

Dass die Zylinder unter den Achsen hängen, befremdet beim ersten Blick jeden Lokomotiv- Kenner. Es ist aber eine durchaus logische Folgerung, wenn die Räder so groß werden, dass die Zylinder unter die Achsen passen. Das trifft, wie man sieht, für 2800mm gerade zu, wenn es auch hier und da etwas eng wird. Der Schwerpunkt ist so niedrig, wie man es von einem Antriebs- Drehgestell erwartet. Die Treibradsätze werden nach oben aus den oben offenen Achsgabeln herausgehoben, wodurch der Bau neuer, tieferer Werkstattgruben vermieden wird. Zwei Zylinder mit 8° bis 9° Achsenneigung arbeiten auf die hintere Blindwelle, deren Höhe durch die der Treibachse bestimmt ist, damit diese einfedern kann. Die Lager der Blindachsen sind im Rahmen fest, wobei die Höhe der vorderen theoretisch frei gewählt werden kann.

Auf der großen Kröpfung der vorderen Blindwelle ist die Treibstange des dritten Zylinders gelagert. Durch kleinere Kröpfungen werden die drei Steuerungen bewegt. Die Lage dieser Blindwelle ist in Grenzen frei wählbar. Die Winkel zwischen Treib- und Kuppelstangen sollen möglichst klein sein, damit die resultierenden Kräfte auf die Achslager, und die daraus folgenden Reibungsverluste gering bleiben. Andererseits sollen die Kuppelstangen nicht zu lang und schwer werden. Bei Stangen- E− Loks sieht man mitunter wesentlich größere Winkel als hier. Beim dritten Zylinder liegt der Kolbenschieber nicht darüber, sondern daneben, was gewisse Nachteile hat. Z.B. bracht das Schiebergehäuse dann eigene, zusätzliche Entwässerungs- Ventile. Die ungleichmäßige Wärmeausdehnung ist bei der unsymmetrischen Befestigung am Rahmen zu berücksichtigen.

Anmerkung: Zu dieser Zeit waren die Automatik- Leerlauf- Kolbenschieber noch nicht eingeführt. Die damals üblichen, außen über den Kolbenschiebern angeschraubten Eckventil- Leerlaufverbinder wurden in den Zeichnungen immer weggelassen, in der Regel aber platzmäß berücksichtigt. Bei der Anordnung des folgenden Bildes wäre noch detailliert zu prüfen, ob Platz für alle Eckventile gefunden werden kann.

Der Kesselauflieger hat einen Außenrahmen, weil, wie gesagt, alle schweren Aggregate vorne an den Außenwänden befestigt sind. Der "Maschinenraum", von dem der Führerraum durch eine Zwischenwand mit Tür abgetrennt ist, wird nur durch die Radhäuser und eine senkrecht hindurchgehende Dampfleitung beeinflusst. Diese, und einige Fußboden- und Dachteile müssten vor Ausbau der Treibradsätze abgeschraubt werden.

Weil es keine Schnittzeichnungen gibt, bleibt noch zu erwähnen, dass in der Rauchkammer zwei Kylchap Saugzuganlagen nebeneinander angeordnet sind. Trotzdem soll sie nicht die volle zulässige Breite erhalten. Diese weist nur das Führerhaus auf, und der Stehkesser im unteren Drittel. So kann der Lokführer auch nach hinten aus schmalen Fenstern an Rauchkammer und Kessel vorbei schauen. Die Schlitzfenster nach vorne und hinten sind nur angedeutet. Der Lokführer steht dann außerhalb des Radhauses. Durch die mittleren Fenster, nur nach vorne, kann er auch sitzend auf die Strecke schauen. Für lange Strecken in umgekehrter Fahrtrichtung hält sich der Lokführer natürlich im anderen Führerstand bei den beiden Heizern auf. Der Umstand, dass diese Lok nicht in Vorderlok (mit Führerstand!) und Kesselauflieger zerteilt ist, mit Knickgelenk und Faltenbalg dazwischen, sondern einen einzigen, langen Auflieger mit beiden Führerständen hat, erleichtert die parallele Bedienung von mehreren Stellen.

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Nachdem ich den Personen dieses fiktiven Zeitschriftenartikels so viele, teils doch recht verschiedene, Meinungen zugeordnet hatte, wie eine 200km/h- Dampflok optimalerweise aussehen müsste, wird sich mancher Leser besorgt gefragt haben: "Aber was ist denn nun der eigentliche Favorit des Autors dieser ganzen Histo- Fiktion? "

Ganz einfach: Das hat sich immer wieder geändert. Wenn ich mit einer Skizze angefangen habe, hatte ich meistens einen Gesichtspunkt zur radikalen Verbesserung des Konzeptes im Auge. Das war dann solange mein Favorit, bis es irgendwo gewaltig klemmte, bis die Idee nicht aufging. Wenn es sich als totaler Murks herausstellte, wurde es weggelöscht. Meistens war aber der Teil, mit dem ich zwecks Verbesserung begonnen hatte, wert, aufgehoben zu werden. Dann versuchte ich, die Klemmpunkte zu retten, um die Skizze weiterverwenden zu können − nun natürlich nicht mehr als Favorit.

Was ich jetzt zum Schluss noch vorstelle, kann ich also nur als "derzeitiger Favorit" deklarieren. Er nutzt einige Eigenschaften des oben in Bild 1 vorgestellten Konzeptes, mit dem wichtigsten Unterschied, dass der Wunsch nach Zwei- Richtungs- Betrieb entfällt. Dadurch gewinnt man Platz für einen weniger gedrängten Aufbau und trotzdem einen größeren Kessel.

Fast alle Details sind bei früheren Varianten schon erklärt worden. Deshalb sei hier nur auf wenige Erweiterungen hingewiesen. Diese Lok ist für einen Wasserwagen mit Kohlenkästen an beiden Faltenbalg- Enden bestimmt. Neu ist, dass nicht nur eine Notreserve von 10m³ Wasser, sondern auch 1 t Kohlen an Bord der Lok sind, um freizügig rangieren zu können. Der kleine Kohlenkasten befindet sich auf dem Dach des Heizerhauses, und die Entnahmestelle in der Mitte zwischen den beiden Feuertüren. (Siehe Bild unten !)

Das vordere Triebdrehgestell trägt einen schweren Vierzylinder- Verbundantrieb. Zusammen mit den ebenfalls relativ weit vorne liegenden drei kleineren Booster- Zylindern und allen Hilfsaggregaten im Bug ist der größte Teil der erforderlichen Treibräder- Belastung bereits gegeben. Es ist also nicht erforderlich, den Kessel soweit nach vorne zu ziehen, wie gerade noch machbar. Schräg liegende Schraubdeckel und Vorbauten für die Saugzuganlage konnten deshalb vermieden und durch eine normale Rauchkammer ersetzt werden. Vor der Rauchkammertür ist beliebig viel Platz, auch für das Ausblasen mit 6m− langen Lanzen. Denn der Führerstand hat nur an den Seiten und unter den seitlichen Schlitzfenstern Bedienelemente. Das Dach und der mittlere Bereich mit den niedrigen Frontfenstern lässt sich auf sieben Meter Länge mit einem Kran abheben, um die Treibradsätze von oben austauschen zu können. Vor dem Führerhaus sind Aggregate, z.B. die Bremsluft- Boiler, ebenfalls nur an den Seitenwänden befestigt.

Der zugelassene Querschnitt wird nur in zwei Bereichen voll ausgenutzt: Beim Stehkessel und in der Lokmitte, jeweils nicht allzuweit von den Drehpunkten der Drehgestelle entfernt. Den äußeren Niederdruck- Zylindern steht fast beliebig Platz zur Verfügung, weil sie bis zwischen die Räder reichen dürfen. Das vordere Seitenfenster des Führerstandes ist wegen der Höhenlage stark nach innen gekippt. So wie man es bei der Bundesbahn- BR23 sieht, oder bei den oberen Fenstern von Doppelstock- Wagen. Davor und dahinter sind schmale, ovale, senkrechte Fenster mit Blendschutz. Schuten sind ja erst später eingeführt worden.

Der Blick nach hinten ist wegen der dicken Kessel und Rauchkammer nicht sehr gut, sollte aber nicht noch zusätzlich durch Dampfleitungen behindert werden. Deshalb wurden diese nicht außen um die Rauchkammer herumgeführt, sondern nutzen die Lage hinter den Radhäusern, wo sie nicht zusätzlich den Innenraum durchstoßen.