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Dampf

[500] Dampf. Die Naturlehre unterscheidet bekanntlich zwischen tropfbaren Flüssigkeiten, wie das Wasser, und elastischen oder gas- und luftförmigen Flüssigkeiten.

Die letztern werden wieder in solche abgetheilt, welche weder durch Druck noch durch Einwirkung von Kälte vermocht werden können, ihre luftförmige Gestalt zu verändern und die beständige Gase, auch wol blos Gase genannt werden, während diejenigen, welche durch Druck oder Veränderung der Temperatur in festen oder tropfbarflüssigen Zustand versetzt werden können, wie z.B. der Wasserdampf, die Namen unbeständige Gase und Dämpfe erhalten. Da jedoch in Folge neuerer Entdeckungen die meisten der für beständig gehaltenen Gase nicht mehr dazu gezählt werden können, hat dieser Unterschied viel von seiner Bedeutung verloren und man versteht unter Dampf meist den vollkommen luftförmigen Zustand eines Körpers. Damit dürfen jedoch die Dünste und der Rauch nicht verwechselt werden, indem die erstern dann aus den Dämpfen entstehen, wenn dieselben bereits anfangen, aus ihrem luftförmigen oder elastischflüssigen Zustande in den tropfbarflüssigen zurückzugehen, wie z.B. Wasserdämpfe, welche an die kalte Luft treten und darin als weißer Nebel sichtbar werden, während Dämpfe stets durchsichtig und von farblosen Flüssigkeiten auch farblos sind. Der Rauch endlich besteht aus kleinen Theilchen fester Körper, welche ein heißer Luftstrom blos mechanisch mit fortreißt.

Zur Verwandlung irgend eines festen oder tropfbarflüssigen Körpers in Dampf ist die ausdehnende Kraft der Wärme unerläßlich, und jeder Körper wird erst durch Aufnahme einer gewissen, je nach seiner Natur verschiedenen Menge von Wärme zur Dampfbildung geschickt; daher lassen sich auch alle Dämpfe durch Kälte, sowie durch Druck in den festen oder tropfbaren Zustand zurückführen. Nächst der Beschaffenheit der Körper und Stoffe, aus welchen Dämpfe entwickelt werden, hängt die Dichtigkeit derselben ebenfalls von der Temperatur und dem Drucke ab, denen sie ausgesetzt sind, und bei einem gegebenen Wärmegrade vermag daher ein verschlossener Raum nur eine bestimmte Menge von Dampf aufzunehmen und dieser darin nur eine bestimmte Dichtigkeit zu erreichen, wobei es übrigens gleich bleibt, ob dieser Raum luftleer ist oder nicht. Tritt eine Erniedrigung der Temperatur ein, so vermindert sich die Dichtigkeit des Dampfes, indem ein Theil desselben in tropfbarflüssigen Zustand übergeht, die Erhöhung der Temperatur vermehrt aber die Dichtigkeit der Dämpfe, von denen derselbe Raum nun mehr aufnehmen kann; dabei wird jedoch vorausgesetzt, daß sie fortwährend in Berührung mit der Flüssigkeit bleiben, aus welcher sie entstehen. Wäre dies nicht der Fall und würde Dampf in einem besondern Gefäße erhitzt, so würde er nur gleich erhitzter Luft mit erhöhter Kraft gegen die Wände des Gefäßes drücken. Die Wärme verleiht nämlich auch den Dämpfen das Bestreben, sich nach allen Seiten zu zerstreuen, was man ihre Expansivkraft, Spannkraft oder Elasticität genannt hat. Diese Elasticität wächst mit der Dichtigkeit der Dämpfe und beide sind demnach von der Höhe der Wärmegrade abhängig, bei denen die Bildung der letzten erfolgte oder bei denen sie bestehen. Die Größe der Elasticität oder Spannkraft der Dämpfe pflegt nach Zollen Quecksilberhöhe oder nach Atmosphären bestimmt zu werden, und der letztere Ausdruck ist hier als Maßstab gleichbedeutend mit dem Drucke, welchen die uns umgebende Luft auf alle ihr nicht entzogene Gegenstände ausübt und den uns das Barometer (s.d.) als den der Last einer senkrechten Quecksilbersäule von 28 Zoll Höhe gleichkommend, kennen lehrt. Würde nun die Elasticität des in einem abgesperrten Raume befindlichen Dampfes auf anderthalb Atmosphären angegeben, so will man damit sagen, er übe auf jeden Theil der ihn umschließenden Wände einen Druck aus, der um die Hälfte größer als der gewöhnliche Luftdruck sei und demnach einer Belastung der Wände mit einer 42 Zoll hohen Masse Quecksilber gleichkomme.

In neuerer Zeit hat die Anwendung der Dämpfe in [500] Künsten und Gewerben, sowie im Hauswesen fortwährend zugenommen und man benutzt namentlich Wasserdämpfe als Auflösungsmittel, zur Erwärmung und als ein Mittel, Bewegung hervorzubringen. Diese Benutzung brachte die Nothwendigkeit mit sich, die Dichtigkeit und Elasticität der Dämpfe bei verschiedenen Temperaturen zu ermitteln und die vielfach angestellten Versuche ergaben, daß sich Wasser noch bei einer Temperatur unter 0R. in Dampf verwandle, dessen Spannkraft natürlich höchst unbedeutend ist. Erst der bei 66° R. entwickelte Wasserdampf übt im verschlossenen Raume den Druck einer halben Atmosphäre aus; bei 80° R. oder Siedhitze ist diese Kraft aber schon einer Atmosphäre gleich und der Dampf ungefähr 2000 Mal dünner als Wasser; bei 90° R. beträgt die Spannung 1¹/₂ Atmosphäre, bei 120° R. ist sie 4¹/₂, bei 160° R. gleich 15¹/₂, bei 180° R. gleich 22 Atmosphären, und nimmt also bei den höhern Wärmegraden schnell zu. Die Vorrichtungen, um mittels äußerer Erhitzung Wasserdämpfe für die oben angedeuteten Zwecke zu erzeugen, heißen im Allgemeinen Dampfkessel und werden jetzt ausschließend von gehörig starkem Eisen- oder Kupferblech hergestellt, das mit starken Nietnägeln von demselben Metall möglichst fest und dicht vereinigt wird. Die Form derselben ist theils länglich viereckig, theils kugel- und cylinderförmig und wird zum Theil von der Größe der Elasticität bestimmt, bis zu der man Dampf darin erzeugen will; alle Dampfkessel sind aber geschlossen und nur eine Röhre leitet den Dampf daraus an den Ort seiner Benutzung. Je nach der Art derselben wird diese stets die Erzeugung einer bestimmten Menge von Dampf in einer bestimmten Zeit erfodern, und da diese von der Stärke der äußern Feuerung, von der Größe der zwischen Wasser und Feuer befindlichen Kesselfläche und von der Metallstärke derselben abhängig ist, so sind alle diese Umstände, sowie die Erhaltung der möglichsten Sicherheit gegen Zersprengung derselben bei Anlage von Dampfkesseln besonders zu berücksichtigen. Zu der letztern tragen bei: die regelmäßige Speisung der Kessel mit Wasser, das dadurch immer in einer gewissen Höhe darin erhalten wird; die mittels eigner Vorrichtungen mögliche sorgfältige Beobachtung der Spannkraft des entwickelten Dampfes; die am Kessel angebrachten Sicherheitsventile, welche der über einen bestimmten Punkt gewachsenen Kraft des Dampfes nachgeben und den gefährlichen Überschuß entweichen lassen; endlich in der Wand des Kessels angebrachte, im Feuer leichter als das Material desselben flüssige Metallzapfen, die sich aus Mischungen von Wismuth, Zinn und Blei bereiten lassen. Indem sie nämlich bei einem die Spannung der Dämpfe auf gefährliche Weise erhöhenden Hitzgrade schmelzen, wenden sie eine Explosion auf dieselbe Art ab, wie das Sicherheitsventil. Die Dampfkessel werden in den Feuerherd so eingemauert, daß die von der vorn angebrachten Feuerstelle kommende glühende Luft sowol unter dem Boden als mittels angebrachter Züge auch an den Seiten derselben hinstreicht, bevor sie in den Rauchfang tritt. Wo die möglichste Verminderung von Raum und Gewicht in Betracht kommt, wie z.B. bei Benutzung der Dampfkraft zur Fortbewegung von Wagen, werden Dampfkessel angewendet, die aus kupfer- und eisenblechenen Röhren zusammengesetzt sind, deren Durchmesser unter einen Zoll und deren Länge 30 F. und mehr betragen kann. Dergleichen Röhren besitzen eine große Stärke und das Wasser braucht nur in dem Maße, als es verdampft, in sehr kleiner Menge hineingepumpt zu werden. Nähme man z.B. 10 solche einander parallellaufende Röhren von 30 F. Länge und legte sie in 3 F. langen Windungen übereinander, zwischen denen nur ein Zoll Abstand zu sein brauchte, so würde ihre 80 ! F. betragende Oberfläche bei einem Wasserbedarfe von nur 3 Loth für die Secunde, und wenn man bei der geringern Erhitzung der vom Feuer entferntern obern Röhren auch mehr als die gewöhnlich angenommenen 10 ! F. Oberfläche auf die Erzeugung von 1 Pf. Dampf in der Minute rechnete, doch in dieser Zeit 5–6 Pf. oder die Kraft von sechs Pferden erhalten.

Die große Wirkung der Dämpfe, welche sie in abgesperrten Räumen auf in Wasser auflösliche oder bei höhern Wärmegraden veränderliche Stoffe als Auflösungsmittel äußern, beruht theils auf ihrer Wärme, welche leicht über 80° R. oder Siedhitze gesteigert werden kann, theils auf dem Drucke, welchen sie von allen Seiten und indem sie in die kleinsten Zwischenräume eindringen, gleichmäßig ausüben. Das Ausziehen der Farbestoffe aus Hölzern, der Gallerte aus Knochen wird auf diesem Wege viel leichter und vollständiger bewirkt, als durch Auskochen in Wasser, welches in nicht verschlossenen Gefäßen nicht über 80° R. erwärmt werden kann, weil dann mit dem Dampfe auch die darüber vorhandene Wärme nutzlos entweicht. Seit lange schon werden deshalb in England heiße Wasserdämpfe mit vielem Vortheil zum Garkochen der Speisen angewendet, was erst seit einiger Zeit auch in Deutschland hier und da eingeführt worden ist. Dieses Dampfkochen gewährt aber nicht blos eine kräftigere und daher gesündere Zubereitung der Speisen, sondern oft große Ersparnisse an Brennmaterial und mancherlei andere Vortheile. So reicht z.B. bei größern Einrichtungen ein Dampfkessel und folglich auch ein Feuerherd hin, eine beliebige Anzahl von Gefäßen zu erhitzen, indem jedes derselben mittels einer durch einen Hahn zu verschließenden Dampfröhre mit dem Kessel in Verbindung gesetzt wird, der daher auch ziemlich weit von der Stelle entfernt sein kann, wo man kocht. In anderer Weise können auf einer entsprechend großen eisernen Platte, welche am Rande mit einer etwa zwei Zoll tiefen und ¹/₂ Zoll breiten Rinne versehen ist und tischartig auf irgend eine Weise befestigt wird, ebenfalls die verschiedensten Speisen gleichzeitig gekocht werden. Die Dampfröhre öffnet sich nämlich von unten in der Mitte der Platte, auf welche die zu kochenden Speisen in Schüsseln oder andern Gefäßen geordnet und dann mit einer der Größe der Platte gleichen zinnernen Stürze gemeinschaftlich bedeckt werden, die in die Rinne paßt. Diese wird mit Wasser gefüllt, um den Austritt des Dampfes zu hindern und nimmt zugleich das Wasser auf, welches der sich condensirende Dampf unter der Stürze bildet, die durch einen in der Mitte derselben befestigten, oberhalb über Rollen laufenden Strick leicht gehoben und schwebend erhalten werden kann. Gegenstände, welche keiner seinen Zertheilung unterliegen, wie Fleisch, Kartoffeln, Wurzeln, manche grüne Gemüse und dergl., können mit Hülfe einer kleinen Vorrichtung auch in gewöhnlichen Töpfen mit Dampf gekocht werden, indem man sie in einem von allen Seiten durchlöcherten Gefäße oder auch nur in einem Geflecht von Eisendraht hineinhängt, sodaß sie noch einige Zoll von dem mit Wasser bedeckten Boden des Topfes entfernt [501] bleiben, der oben nun gut bedeckt und von unten dem Feuer ausgesetzt wird. Zu demselben Zwecke dienen auch durchlöcherte runde Scheiben von gut verzinntem Eisenblech, welche entweder durch ein untergelegtes hölzernes oder blechernes Kreuz oder durch eine Art Dreifuß einige Zoll hoch über den mit Wasser bedeckten Boden des Topfes zu liegen kommen und auf dem die Speisen in der vorigen Art gekocht werden, ohne von dem Wasser berührt zu werden. Auf gleiche Weise kann auch in großen Gefäßen bei Dämpfung des Viehfutters, des Hafers, Strohes und Wurzelwerks verfahren werden; in sehr großen Mengen werden aber vortheilhafter mehr tiefe als breite Holzbottige mit einem zweiten durchlöcherten Boden angewendet, auf dem die zu erweichenden Stoffe ruhen und unter dem aus einem Dampfkessel der Dampf eingelassen wird. – In der Zeuchdruckerei dienen heiße Wasserdämpfe zur Befestigung der auf Wollenzeuche aufgetragenen Farben, auch benutzt man sie zum Decatiren (s.d.) des Tuches, und manche Körper, z.B. Holz, erhalten durch die Behandlung mit Wasserdämpfen die Fähigkeit, sich leicht in beliebige Formen biegen zu lassen, die sie nach dem Austrocknen behalten. Dämpfe dienen auch zum Trocknen von Zeuchen und Papier, indem man diese Stoffe im feuchten Zustande über Cylinder laufen läßt, welche mit Dampf geheizt sind, was auch mit großer Ersparniß von Brennmaterial mit den Cylindern geschieht, die bei der Appretur oder Zurichtung von leinenen und baumwollenen Zeuchen zum Kalandern und Bügeln dienen. Ebenso wird Dampf geeigneten Ortes mit Vortheil zur Heizung (s.d.) von Zimmern verwendet. Zu allen diesen, die Fortleitung der Wärme von einem Feuerherde an bestimmte Orte bezweckenden Verwendungsarten macht den Dampf die Leichtigkeit geschickt, mit welcher er die in ihm gebundene Wärme an kältere Körper abgibt, an denen er sich condensirt. Auch zur Reinigung der Wäsche werden Dämpfe mit den vielseitigsten Vortheilen verwendet, wo die Verhältnisse die Einrichtung großer Waschanstalten erlauben, wie z.B. in großen Städten. In den Dampfwaschanstalten unterliegt die Wäsche weder dem Reiben, Ringen, Bürsten, Klopfen noch einer andern gewaltsamen und daher dem Gewebe sehr nachtheiligen Behandlung, sondern nachdem sie in zweckmäßigen Laugen eingeweicht worden, wird sie der Einwirkung heißer Dämpfe in verschlossenen Räumen ausgesetzt, aus denen sie nicht nur vom Schmuz, sondern auch zugleich von jedem Krankheitsstoffe gesäubert hervorgeht, zur Entfernung der Nässe gepreßt, dann getrocknet wird und der weitern gewöhnlichen Zurichtung unterliegt. Die wichtigste Anwendung des Dampfes ist endlich die als bewegende Kraft in den Dampfmaschinen.

Unter Dampfmaschinen werden diejenigen mechanischen Vorrichtungen verstanden, bei denen die Elasticität des Dampfes ebenso als bewegende Kraft wirkt, wie z.B. der Wind bei der Windmühle oder das Pferd am Pferdegöpel. Über die erste Anwendung des Dampfes als bewegende Kraft herrscht Ungewißheit, Versuche damit wurden indessen schon 120 v. Chr. durch Heron von Alexandrien gemacht, der durch das hervorgebrachte lebhafte Ausströmen von Dampf aus einer um ihre Axe beweglichen Kugel diese in drehende Bewegung brachte. Später wurden nach denselben Grundsätzen neue Versuche angestellt, da jedoch die dadurch erhaltene Kraft zu unbedeutend war, fand sie keine ausgedehnte Anwendung. Wichtigeres scheint der Spanier Blasco de Garay geleistet zu haben, der 1543 im Hafen von Barcelona vor Karl V. eine Probe mit der Benutzung der Kraft des Dampfes zur Fortbewegung eines Schiffes mit Erfolg abgelegt haben soll, über dessen Verfahren aber nichts Näheres bekannt ist, da seine Erfindung nicht benutzt wurde.

Im 16. Jahrh. widmeten mehre Engländer ihre Aufmerksamkeit der Anwendung der Dampfkraft, und der Marquis von Worcester soll 1663 in einer Druckschrift die Idee zu einer dadurch bewegten Maschine angedeutet haben, welche später Sir Samuel Moreland aufnahm; die erste, sehr unvollkommene Dampfmaschine wurde aber 1698 durch den engl. Seecapitain Thomas Savery hergestellt, diente jedoch blos dazu, Wasser zu heben. Erst nachdem im ersten Jahrzehnd des 18. Jahrh. ein Quäker und Schmied, Thomas Newcomen zu Dartmouth in Devonshire, bei den bisherigen Maschinen den vom abwechselnden Dampfe und Luftdrucke in einem Cylinder auf und ab bewegten Kolben eingeführt [502] und mehre solche Maschinen in Bergwerken zum Ausschöpfen der Grubenwasser aufgestellt hatte, wurde die vortheilhafte Wichtigkeit dieser Erfindung allgemeiner erkannt. Die Engländer bemühten sich vorzüglich um Vervollkommnung derselben und James Watt und Matthias Boulton (s.d.) machten die Dampfmaschinen endlich um die Mitte des vorigen Jahrh. zum Betriebe der verschiedenartigsten, sowol geringen als großartigen Kraftaufwand, z.B. von 600 Pferden, verlangenden Operationen geschickt, wozu jedoch in neuester Zeit angebrachte zahlreiche Verbesserungen das Ihrige noch beigetragen haben. Vorstehende Abbildung wird eine deutliche, allgemeine Vorstellung von den Hauptbestandtheilen einer Dampfmaschine und von der Art, sie in Bewegung zu setzen, vermitteln. AB ist der oben und unten luftdicht verschlossene metallene Haupt- oder Treibcylinder, in welchem wieder der mit Hanf geliderte hölzerne oder metallene Stempel oder Kolben P luftdicht an der oben durch eine Stopfbüchse aus dem Cylinder tretenden eisernen Kolbenstange Y auf und ab bewegt werden kann, mit der er an dem Gewerke a und durch dieses an dem einen Ende des in dem Zapfenlager b beweglichen Balanzier GH befestigt ist, dessen anderes Ende durch die Kurbelstange c mit dem Schwungrade 0 in Verbindung steht. Die Röhre C leitet den Dampf aus dem Dampfkessel nach C an die andere Seite des Cylinders, in welchem der Kolben auf dem Boden ruhte. Sobald nun durch C Dampf in die unten in den Cylinder mündende Leitung tritt, wird der Kolben davon gehoben, dagegen sinkt die Kurbelstange c und dreht das Schwungrad. Während aber der Kolben so steigt, ist mittels der vom Rade aus in Bewegung gesetzten Arme RS und durch den Hebel VT das die abwechselnde Zuleitung des Dampfes vermittelnde Ventil Z heruntergezogen worden, sodaß die Dampfzuleitung nach unten geschlossen, dagegen die über dem Kolben geöffnet ist, wohin nun der Dampf strömt und den Kolben wieder abwärts treibt, der den unter sich vorhandenen Dampf durch eine gleichzeitig sich öffnende Röhre X in den Condensator M treibt, wo ihn mittels einer ebenfalls von der Maschine durch die Stange K bewegten Pumpe eingespritztes kaltes Wasser schnell zu Wasser condensirt. Dies fließt nach N ab und wird von da durch eine zweite Pumpe L dem Dampfkessel wieder zugeführt. Treibt der von unten eintretende Dampf den Kolben wieder in die Höhe, so gelangt der oberhalb verbrauchte Dampf ebenfalls durch XX in den Condensator und auf diese Art wiederholt sich regelmäßig die auf- und absteigende Bewegung des Kolbens. Das Schwungrad dient dazu, die Bewegung in eine gleichmäßig kreisförmige zu verwandeln; da dieser Erfolg aber auch von dem gleichmäßigen Zuströmen des Dampfes abhängt, so ist dazu eine eigne Vorrichtung, der hier abgebildete Regulator, angebracht. Er besteht aus zwei schweren Metallkugeln, welche mittels beweglicher Arme an einer durch die Dampfmaschine in drehende Bewegung gesetzten Achse befestigt sind. Die Beschleunigung der Bewegung nöthigt die Kugeln, sich voneinander zu entfernen, wodurch a herabgezogen und durch den damit verbundenen Hebel b ein in der Dampfzuleitung befindliches Ventil im gleichen Verhältnisse geschlossen, der Dampfandrang also vermindert wird. Im umgekehrten Falle tritt ebenso die entgegengesetzte Wirkung ein. Maschinen, wie die oben beschriebene, heißen nach ihrem ersten Erbauer Watt'sche Maschinen und zwar doppelt wirkende, weil der Kolben auf- und abwärts durch den Dampf getrieben wird; einfach wirkende Watt'sche Maschinen sind aber diejenigen, deren Kolben nur durch Dampfkraft niederwärts, und aufwärts durch ein am Balanzier angebrachtes Gegengewicht getrieben werden, wobei der darüber befindliche Dampf ebenfalls in einen Condensator entweicht. Von älterer Erfindung sind die sogenannten atmosphärischen Maschinen, bei denen der Kolben in dem oben offenen Cylinder durch Dampf gehoben, dieser dann durch eingespritztes Wasser condensirt wird, wodurch ein sehr luftleerer Raum unter dem Kolben entsteht, den also der Druck der äußern Luft nun wieder abwärts treibt. Die einfachsten Maschinen endlich sind die mit hohem Druck, bei denen der Dampf mit einer den gewöhnlichen Luftdruck weit übertreffenden Elasticität in den Cylinder tritt, den Kolben auf und ab bewegt und nach geleisteter Wirkung aus dem Cylinder entweder in Röhrenleitungen entweicht, um noch zur Erwärmung von Wasser oder zur Heizung von Räumen irgend einer Art zu dienen, oder unmittelbar in die Luft geleitet wird, wenn keine solche Benutzung stattfinden kann. Dies erhöht freilich den Aufwand für Feuerung bei den Hochdruckmaschinen ansehnlich und sie sind daher meist nur in solchen Fällen mit Nutzen anwendbar, wo die Beschränkung auf einen kleinen Raum, welchen sie möglich machen, und ihr geringer Wasserbedarf den vermehrten Aufwand von Brennmaterial überwiegt.

Die außerordentliche Wirksamkeit der Dampfmaschinen ergibt sich aus der einfachen Betrachtung, daß Dampf von der Spannung einer Atmosphäre auf den !Zoll einen Druck von ungefähr 12⁵/₈ Pf. ausübt, und daß demnach ein Kolben von 1 ! F. Oberfläche mit einem Drucke von 1800 Pf. auf und ab bewegt werden, also einen gleich großen Widerstand überwinden kann; bei einer Spannung von zwei Atmosphären würde dies mit der doppelten, bei 20 mit der zwanzigfachen Gewalt u.s.w. geschehen. Dem Gebrauche neuaufgestellter Dampfmaschinen muß überall eine Prüfung der Kessel durch eine Behörde vorhergehen, welche nicht auf bloße Überzeugung von der scheinbaren Dauer und dem Vorhandensein der üblichen Sicherheitsmaßregeln beschränkt bleiben darf, sondern bei welcher die Maschine mit einer größern als der zum gewöhnlichen Gange derselben nöthigen Spannkraft des Dampfes in Bewegung gesetzt wird. Das Gewicht der Sicherheitsventile am Kessel wird deshalb bei den Maschinen bis zu vier Atmosphären gewöhnlich verdreifacht oder vervierfacht, bei denen von höherm Drucke aber pflegt die Maschine der Summe der mit sich selbst multiplicirten gewöhnlichen Kraft, beträgt diese also 6 Atmosphären, dem Drucke von 36 Atmosphären ausgesetzt zu werden. Unter den immer zunehmenden Benutzungsarten der Dampfmaschinen zum Betriebe von Wasserpumpen, Mühl-, Bohr- und Hammerwerken, Gebläsen, Spinn-, Web- und Buchdruckermaschinen, beim Bierbrauen, Branntweinbrennen u.s.w. hat in neuester Zeit ihre Anwendung zur Fortbewegung von Schiffen und Fuhrwerken große Wichtigkeit erhalten. Nach manchem, seit der zunehmenden Verbreitung der Dampfmaschinen dazu gemachten Versuche, gelang es 1807 zuerst dem Amerikaner Fulton (s.d.), mit einem durch eine Dampfmaschine getriebenen Schiffe, daher Dampfschiff genannt, den Hudsonfluß zu befahren, und sein Beispiel fand bald eifrige [503] Nachahmer. Der Mechanismus der Dampfschiffe ward schnell vervollkommnet und sie übertrafen bald jedes andere Transportmittel an Bedeutung. In Europa begann die Dampfschiffahrt zuerst 1813 auf der Themse, 1816 auf der Seine; auch bildete sich schon 1815 eine Dampfschiffahrtsgesellschaft in Berlin, welche zunächst die Havel und Elbe mit Dampfbooten befahren wollte, löste sich jedoch nach einigen Jahren wieder auf. In England schritt dagegen die Dampfschiffahrt rasch vorwärts; bald wagten sich auch engl. Dampfschiffe auf das Meer und gegenwärtig werden alle europ. Meere und alle Hauptflüsse und Seen in England, Frankreich, Deutschland, der Schweiz und Italien damit befahren, auch sind längst Dampfkriegsschiffe erbaut worden. Am häufigsten sind jedoch die Dampfschiffe in den Vereinigten Staaten von Nordamerika und die Anzahl derselben läßt sich nicht mit Sicherheit berechnen; in England und Schottland betrug 1835 ihre Anzahl 481, im Bau begriffen waren 46 und der Gehalt des größten, »Der Monarch von London«, war 587 Tonnen. Auch in Ostindien gibt es schon viele Dampfboote und die Verbindung zwischen diesem entlegenen Lande und England wird bald mittels einer regelmäßigen Dampfschiffahrt durch das mit, telländ. Meer, auf dem Euphrat und arab. Meerbusen bis auf wenige Wochen abgekürzt sein.

Windstille, widrige Winde und Strömungen sind für Dampfschiffe keine Hindernisse und die Dauer der Fahrt derselben kann in der Regel bis auf wenige Stunden berechnet werden. Dampfschiffe, welche das Meer und größere Flüsse befahren, werden, wie das hier abgebildete, auch mit Masten und Segeln versehen, um bei günstigem Winde diese benutzen, dadurch einen Theil der Dampfkraft ersetzen und folglich am Brennmaterial ersparen zu können. Die zur Bewegung des Schiffs dienende Dampfmaschine nebst dem Kessel, Feuerherd und eisernem oder kupfernem Rauchfange befindet sich immer gegen die Mitte desselben, und die Räume im Vorder- und Hintertheile des Fahrzeugs sind entweder als Kajüten eingerichtet, wenn es als Packetboot gebraucht wird, oder zur Aufnahme der Ladung bestimmt. Die Fortbewegung erfolgt gewöhnlich durch zwei, an den Seiten des Fahrzeugs außerhalb und einander gegenüber befindliche große Schaufelräder, die unterschlächtigen Mühlrädern gleichen und durch die Dampfmaschine mit großer Schnelligkeit nach der Richtung gedreht werden, welche das Fahrzeug nehmen soll. Diese Räder, von denen manche Dampfboote auch nur eins in der Mitte oder am Hintertheile haben, haben Durchmesser von 11–24 F.; Wellen, Speicher und Kranz derselben sind häufig, bei Seedampfschiffen immer von Guß- oder Schmiedeeisen, und die Schaufeln von starkem Eisenblech. Um die Räder gehen Tragebäume, auf denen die äußern Enden ihrer Achsen ruhen, und eine runde Bedeckung derselben hindert, daß Wasser durch dieselben ins Schiff geschleudert werde. Der Widerstand, den die als Ruder wirkenden, mehre Fuß breiten und hohen Schaufeln im Wasser finden, dient der bewegenden Kraft als Stützpunkt und treibt das Schiff vorwärts, und die größte Geschwindigkeit, die bis jetzt engl. Dampfschiffe erreicht haben, betrug 13 geographische Meilen in der Stunde. Sehr große Dampfschiffe haben oft zwei [504] Maschinen, wie das vorstehend abgebildete amerik., Carroll von Carrolton genannt, das zwei Verdecke hat, zur Aufnahme von 300–700 Reisenden und Gütern eingerichtet ist und zwischen Baltimore und Philadelphia fährt. Die Dampfschiffe dienen aber nicht allein selbst zum Transport, sondern auch um auf Kanälen und Flüssen andere Fahrzeuge fortzuziehen, um Schiffe aus und in Häfen zu buchsiren u.s.w. An Flußmündungen und Hafeneinfahrten, welche der Versandung unterworfen sind, werden besonders eingerichtete Dampfboote zum Ausbaggern oder Vertiefen derselben gebraucht und in Amerika hat man jetzt Dampfboote, welche des Winters den Seeschiffen den Weg aus den Flüssen und Häfen durchs Eis auf das offene Meer bahnen. Der Bug derselben hat die Gestalt des Bauches eines Tischlöffels und sie schieben sich damit auf das Eis und zertrümmern es, selbst wenn es einen Fuß stark ist, mit Hülfe ihrer außerordentlich schweren Räder, von denen an jedem sechs Tonnen Eisen sind. Endlich hat man neuerdings auch Dampfflöße in Amerika gebaut, die sich durch die geringe Wassertiefe, welche sie fodern, für seichte Flüsse besonders zu eignen scheinen, mehr als 3 M. in der Stunde zurücklegen sollen und deren Hauptbestandtheile zwei faßähnliche hohle Körper sind, die in der Mitte ihren größten Durchmesser haben, nach beiden Enden sich zuspitzen und zuweilen 150 F. Länge besitzen. Ihre den Faßtauben gleiche Bestandtheile werden im Innern mittels eiserner Stäbe zusammengehalten, die durch eiserne Ringe gehen und dahinter durch Schrauben befestigt sind. Diese Gefäße stehen 16 F. voneinander ab und werden durch Zimmerwerk unter sich verbunden, auf welches das außerordentlich geräumige Verdeck zu liegen kommt; die Dampfmaschinen und Räder befinden sich in der Mitte. Da die Gefäße, welche das Floß tragen, mit den Spitzen über das Wasser hervorragen und ihre Einsenkung in der Mitte 2 F. nicht übersteigen soll, so hat ein solches Floß einen sehr geringen Widerstand des Wassers zu überwinden und ein viermal kleiner ausgeführtes könnte nur wenige Zoll tief im Wasser gehen.

Zur Fortbewegung von Fuhrwerken durch Dampfmaschinen wurden seit der Mitte des vorigen Jahrh. in Frankreich, England und Amerika Vorschläge und Versuche gemacht, allein erst 1802 gelang es den Engländern Trevithik und Vivian, einen durch Dampfkraft bewegten Wagen, daher Dampfwa gen genannt, herzustellen, der 2³/₄ Stunden in der Stunde zurücklegte. Man verfolgte später diese Erfindung nur in ihrer Anwendbarkeit für Eisenbahnen (s.d.), auf denen Eisenbahndampfwagen oder Locomotivmaschinen jetzt fast durchgängig die Stelle des Zugviehes vertreten und als schnelle Transportmittel großer Lasten und einer bedeutenden Zahl von Personen auch ihre vortheilhafteste Anwendung finden. Des Raumes wegen können nur Maschinen mit hohem Drucke zur Bewegung von Wagen angewendet werden, der die durch Dampfkraft bewirkte Umdrehung der an der Achse befestigten Hinterräder und der Widerstand zum Grunde liegen, welchen die Reibung zwischen den Rädern und dem Körper verursacht, auf dem sie hinrollen, denn ohne die letztere würden die Räder von der gewaltigsten Dampfkraft nur um ihre Achse, allein nicht fortbewegt werden können. An manchen Locomotivmaschinen sind auch Hinter- und Vorderräder durch eiserne Stangen so verbunden, daß sie gleichzeitig in Bewegung gesetzt werden. Wie hoch aber die Leistungen derselben als Zugkraft zu bringen sind, erhellt z.B. aus der Thatsache, daß auf der in den Vereinigten Staaten zwischen Hamburg und Charleston bestehenden Eisenbahn, die nach letzterm Orte zu an vielen Stellen eine Steigung von 20–35 F. auf die Meile hat, eine Maschine mit einer anfänglichen Last von 75, zuletzt aber von 80 Tonnen oder 160,000 Pf., die auf 15 Lastwagen die Maschine und den Vorrathskarren mit Steinkohlen, Wasser u.s.w. vertheilt war, nach Abzug alles Aufenthalts die Entfernung von 120 engl. oder 26 deutschen M. in 7¹/₂ [505] St. zurücklegte. Schon 1820 sind in Wien, neuerdings in England, in Frankreich und Belgien vielfache Versuche angestellt worden, gewöhnliche Landstraßen mit Dampfwagen zu befahren, die zugleich selbst zum Transport von Reisenden oder Gütern dienen sollten. Allein da selbst auf den besten Straßen die weit größere Unebenheit des Bodens gegen die ebene Eisenbahn zur Fortschaffung gleicher Lasten mit gleicher Schnelligkeit eine zehnmal größere Zugkraft erfoderlich ist, so werden sie sich schwerlich je zum Gütertransporte, namentlich nicht von Gegenständen eignen, welche im Verhältniß zu ihrem Werthe sehr schwer sind, wie z.B. Bruchsteine und Steinkohlen. Dagegen können sie zur Beförderung von Reisenden zwischen Orten, wo die Anlage von Eisenbahnen sich nicht verzinsen würde, sehr gute Dienste leisten, werden auch in England, doch noch sehr wenig, schon dazu gebraucht und legen etwa 2 deutsche M. in der Stunde zurück. Die vorstehende Abbildung stellt einen dieser Chaussee, dampfwagen vor, dessen hintern Theil die Dampfmaschine nebst Zubehör einnimmt, durch welche die Hinterräder beliebig vor- und rückwärts gedreht werden können. Die Vorderräder lassen sich von oben mit Leichtigkeit lenken, wozu ein Mann die Stelle des Kutschers einnimmt; hinten befindet sich ein Sitz für den Aufseher der Maschine, die Fahrlustigen aber nehmen im Innern des Wagens Platz, dessen Lenksamkeit erlaubt, die belebtesten Straßen von London zu befahren und der für nicht gefährlicher gehalten wird, als jedes andere Fuhrwerk.

Durch den Amerikaner Perkins sind in neuester Zeit in England Versuche gemacht worden, die große Elasticität des Dampfes von hoher Temperatur gleich dem Schießpulver zum Fortschleudern von Kugeln zu benutzen, und Dampfflinten und Dampfkanonen herzustellen. Diese müssen natürlich ebenfalls mit einem Dampfkessel in Verbindung stehen, aus dem die zu jedem Schusse nöthige Dampfmenge hinten in den Lauf des Schießgewehrs einströmt, und ihr Transport hat daher eigne Schwierigkeiten. Die Wirkung des Dampfes unterscheidet sich dabei von der des Schießpulvers dadurch, daß er mit einer steten Gewalt die Kugel vor sich hertreibt, die also dadurch ihre Bewegung beschleunigt, bis sie den Lauf verläßt, während das Schießpulver nur im Augenblicke der Entzündung die Kugel mit der größten Schnelligkeit forttreibt und dann einen auf 2000 Atmosphären geschätzten Druck ausübt; allein in den dauerhaftesten Dampfgefäßen kann nur Dampf von der Spannung von etwa 100 Atmosphären anhaltend mit Sicherheit entwickelt werden. Obgleich Perkins seine Erfindung soweit vervollkommnet hat, daß bei einer zweckmäßigen Vorrichtung zum Einschieben der Kugeln in den hintern Theil des Laufes über 250 Schüsse in der Minute gethan werden können, so hat das wahrscheinlich zur Vertheidigung fester Plätze besonders geeignete Dampfgeschütz doch noch nirgend wirklich angewendet werden können.

Mit Recht wird die Erfindung der Dampfmaschine nach der des Schießpulvers und der Buchdruckerkunst für die auf die gesellschaftlichen Verhältnisse der Völker einflußreichste gehalten. Die Vortheile dieses Einflusses in ihrem ganzen Umfange müssen indeß der Zeit aufbehalten bleiben, wo die Anwendung der Dampfmaschinen allgemeine Verbreitung gefunden haben wird. Gegenwärtig hört man noch oft klagen, daß zahllose Arbeiter dadurch brotlos werden; allein auch die Erfindung der Buchdruckerkunst nahm vielen Abschreibern den gewohnten Erwerb und doch wird es wol Niemand einfallen, deshalb diese Erfindung für weniger nützlich zu halten. Allein die Dampfmaschine verschafft und sichert auch zahllosen Arbeitern ihren Unterhalt, denn diebei ihrer Verfertigung beschäftigten Hände ungerechnet, hätte man z.B. in vielen Ländern den Bergbau längst einstellen müssen, wenn die unterirdischen Gewässer nicht durch die Kraft des Dampfes entfernt werden könnten, die allein den zahlreichen Grubenarbeitern die Fortdauer ihres Erwerbes [506] sichert, ja durch den Verbrauch von Steinkohlen und Metallen erweitert hat. Groß ist ferner der Gewinn an Boden, welcher früher zur Gewinnung des Futters für die jetzt durch die Dampfmaschinen in großer Menge entbehrlich gewordenen Pferde gebraucht wurde und nun zur Erzeugung anderer, dem Menschen nützlicherer Producte benutzt werden kann. Unschätzbar ist die Ersparniß an Kosten, Zeit und Gefahr durch die Dampfschiffahrt und durch das Dampffuhrwerk, namentlich in Verbindung mit Eisenbahnen, wodurch wochenlange Reisen auf Tage beschränkt und den Binnenländern, welche des See-und Kanaltransportes entbehren, diese Vortheile gewonnen werden; unberechenbar ist der Gewinn, welcher für Verbreitung der Civilisation aus dieser Beschleunigung und zehnfachen Erleichterung des Weltverkehrs erwachsen muß.