Mechanische Konstruktion D

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Bei der Betrachtung einer schweren Güterzugslokomotive für eine Bergstrecke, werden wir zumindest eine Tatsache nicht verleugnen können. Alles an der Lokomotive musste kräftig gebaut sein und daher einen massiven Eindruck hinterlassen. Zumindest stellen wir uns so eine schwere Güterzugslokomotive vor. Ob das für die hier vorgestellte Lokomotive zutrifft, werden wir in den folgenden Abschnitten erfahren.

Wie alle Lokomotiven der Gotthardbahn, wurden auch diese Lokomotiven im klassischen Stil aufgebaut. Das heisst, grundlegendes Bauteil ist ein tragender Rahmen, auf dem Kessel und Führerhaus montiert wurden. Stellt man das Ganze noch auf Räder, haben wir eine Dampflokomotive. So einfach ist das, doch wenn wir ins Detail gehen, erkennen wir, dass sich die Hersteller etwas einfallen lassen mussten.

Das beginnt bereits beim Rahmen für diese Lokomotive. Die Kräfte, die hier auf das Bauwerk wirkten, sorgten dafür, dass man nicht mit den bisherigen Massnahmen arbeiten konnte.

Bisherige Rahmen war für die Lokomotive schlicht zu schwach. Daher verstärkte man erst einmal die Bleche. Diese Stahlbleche hatten neu eine Dicke von 36 mm erhalten.

Damit waren sie sechs Millimeter dicker, als bei den Lokomotiven der Baureihe C (D 3/3), die auch im Güterverkehr eingesetzt werden sollte.

Alleine mit dickeren Blechen war es aber nicht getan. Damit man einen sehr steifen und damit stabilen Barrenrahmen erhielt, wurden bei dieser Lokomotive zusätzliche Streben und Verstärkungen eingebaut.

Damit wurde der Rahmen letztlich auch schwerer und man befürchtete bei den ersten Lokomotiven, dass man damit Probleme mit den Achslasten bekommen könnte. Schliesslich durfte man diese Achslasten bei allen Verstärkungen nicht vergessen.

Ein Problem, das bei Lokomotiven immer wieder für Schwierigkeiten sorgte. Dabei können wir auch die heutige Zeit dazu zählen. Besonders Lokomotiven für den schweren Güterverkehr kämpften immer wieder mit den Achslasten. Bei der Lokomotive der Baureihe D (D 4/4) musste man Gewicht sparen, wo man nur konnte und daher griff man bei der Konstruktion des Stossbalkens zu einem Trick, der auch später immer wieder herangezogen wurde.

Bei den Lokomotiven mit den Nummern 101 bis 127 wurde der Stossbalken, der auch hier, wie bei den Lokomotiven mit Schlepptender üblich, nur vorne montiert wurde, aus Eichenholz erstellt. Eichenholz hat bei vergleichbar geringem Gewicht, eine grosse Festigkeit und eignete sich daher sehr gut. So konnte man bei der Konstruktion des Stossbalkens Gewicht einsparen. Die später abgelieferten Lokomotiven bekamen jedoch normale Stossbalken aus Stahl.

Mittig am Stossbalken angebracht wurden die Zugvorrichtungen. Diese waren neu als genormte Bauteile definiert worden und wurden auch hier verwendet. Diese Zugvorrichtungen der Lokomotiven bestanden daher aus dem federnd im Rahmen gelagerten Zughaken und der daran montierten Schraubenkupplung. Damit entsprach sie den auch heute noch verwendeten Einrichtungen, auch wenn deren Festigkeit längst nicht den heutigen Normen entsprach.

Die Lokomotive konnte mit Hilfe dieser neuen Schraubenkupplung jeden Güterwagen aus Europa anhängen. Umgekehrt passte natürlich die identische Schraubenkupplung des Wagens auch in den Zughaken der Lokomotive. Damit wurde der internationale Güterverkehr stark vereinfacht und die Güter mussten an den Grenzen nicht mehr umgeladen werden. Wir sind daher in dem Bereich, wo diese Lokomotive eingesetzt werden sollte.

Ergänzt wurden diese Zugvorrichtungen durch die seitlich am Stossbalken montierten Stossvorrichtungen. Wie bei allen Lokomotiven der damaligen Zeit, kamen auch hier die üblichen Stangenpuffer mit runden Puffertellern zur Anwendung.

Unterschiedlich gestaltet wurden nur die Pufferteller, die auf einer Seite flach waren und auf der anderen Seite gerundet wurden. Diese Puffer hatten sich bereits durchgesetzt und sie konnten die Kräfte, die übertragen werden mussten, gut aufnehmen.

Unter dem Stossbalken waren die beiden Schienenräumer montiert worden. Dazu wurden am Rahmen die entsprechen Supporte angebracht. Am Support wurde letztlich der eigentliche Schienenräumer in der Höhe verstellbar montiert.

Zur Stabilisierung wurden die beiden Schienenräumer mit einer quer verlaufenden Stange verbunden. Damit war die Lokomotive gut vor auf dem Gleis liegenden Steinen geschützt worden.

Auf der Rückseite der Lokomotive wurde der Rahmen jedoch nicht mit einem Stossbalken abgeschlossen, sondern er endete einfach. Hier sollte der Lokomotive der Tender angehängt werden und das erfolgte mit speziellen im Rahmen gelagerten Kuppelstangen. Der Tender konnte daher im Betrieb nicht entkuppelt werden. Jedoch war ein lösen der Kupplung im Unterhalt ohne grössere Probleme möglich.

Bisher hatten wir keine Unterschiede zwischen den beiden Teilserie gefunden. Jedoch erhielten die Lokomotiven mit den Nummern 101 bis 136 auf dem Rahmen ein Umlaufblech montiert. Bei den Lokomotiven 141 bis 145 verzichtete man aber darauf, da dessen Nutzen immer umstritten war, denn am Kessel mussten im Betrieb selten Arbeiten ausgeführt werden. Die Abdeckung der Räder war auch nur bedingt sinnvoll.

Der Rahmen stützte sich auf vier Triebachsen ab. Damit haben wir hier eine neue Dimension erreicht, denn eine solche Lokomotive gab es bisher in der Schweiz noch nicht. Auch in der Folge werden wir einige Superlativen finden. Doch nun zu den Achsen, die mit üblichen Gleitlagern im Rahmen gelagert wurden. Geschmiert wurden auch diese Gleitlager mit einer Schmierung mit Kissen und Öl als Schmiermittel.

Alle Achsen konnten sich zusammen mit den Lagern in der Höhe verschieben. Die Achsen zwei und drei konnten sich dabei zusätzlich noch seitlich verschieben. Fest im Rahmen gelagert war daher keine der Achsen. Eine Lösung, die es der Lokomotive auch erlaubte, enge Radien und Kuppen ohne Probleme zu befahren. Etwas, was bei der Gotthardbahn von besonderer Bedeutung war, denn die engen Radien am Gotthard stellten grosse Anforderungen an die Fahrzeuge.

Unten liegende Federn konnte man bei der Lokomotive nicht mehr verwenden. Dazu hatte man unter dem massiven Rahmen einfach zu wenig Platz.

Daher musste man zu einer oben liegenden Federung greifen. Verwendet wurden auch hier die bewährten Blattfedern.

Die einzelnen Federpakete der Achsen waren zudem mit Ausgleichshebeln verbunden worden. So konnte die Lokomotive problemlos Kuppen und Senken befahren.

Bei der vierten Triebachse fehlte auch oben der Platz, weil dort die Feuerbüchse mit den darunter angebrachten Aschekasten im Weg war. Daher legte man bei der vierten Triebachse die Blattfedern um.

Bei den Lokomotiven mit den Nummern 101 bis 131 ergänzte man diese Federung mit zusätzlich montierten Spiralfedern. Bei den restlichen Lokomotiven, die bei der SLM gebaut wurden, verzichtete man auf die zusätzlichen Spiralfedern, so dass dort nur noch Blattfedern verwendet wurden.

Gerade hier erkennen wir, dass Blattfedern, die zwar bei hohen Geschwindigkeiten Probleme hatten, beim Einbau unschlagbar waren. Man konnte die Federung so einbauen, wie man gerade Platz hatte und so eine optimale Abfederung der Lokomotive erreichen. Zudem benötigte die Blattfeder keine Dämpfer, weil sie über eine lange Schwingungsdauer verfügte. für eine schwere Güterzugslokomotive war das eine ideale Federung.

Seitlich an den Achsen wurden die Räder der Lokomotive montiert. Diese Räder bestanden aus dem Radkörper, der als Speichenrad ausgeführt wurde und der darauf aufgezogenen Bandage. Bei den Lokomotiven mit den Nummern 101 bis 136 wurden Räder mit einem Durchmesser von 1‘170 mm montiert. Bei den restlichen Lokomotiven erhöhte man den Wert auf 1‘230 mm. Bei der zugelassenen Geschwindigkeit galt jedoch für alle Lokomotiven ein Wert von 45 km/h.

Bei den kleineren Rädern der ersten Lokomotiven ergab sich ein fester Achsabstand von 3‘900 mm. Damit hatten diese Lokomotiven bereits einen recht hohen Wert erhalten. Wegen den grösseren Rädern musste der Achsstand in bei den später abgelieferten Lokomotiven erhöht werden. Mit einem Wert von 4‘200 mm erreichten diese Lokomotiven den grössten Radstand aller Lokomotiven der ersten Generation.

Angetrieben wurden auch diese Lokomotiven mit einem klassischen Stangenantrieb. Dieser übertrug die in der Dampfmaschine erzeugte lineare Kraft auf die Triebräder und somit auf das Laufwerk der Lokomotive. Gegenüber den anderen Lokomotiven mussten die Triebstangen dieses Antriebes verstärkt werden. Als Folge der kleinen Triebräder und den kräftiger gebauten Triebstangen, wirkten die Stangen optisch sehr massiv.

Das sorgte aber dafür, dass man der Lokomotive die unbändige Kraft des Antriebes gut ansehen konnte. Das passte perfekt zu einer schweren Güterzugslokomotive, wie es die Baureihe D (D 4/4) nun mal war. Im Vergleich mit der ebenfalls vor Güterzügen verwendeten C (D 3/3) wirkte die hier vorgestellte Lokomotive deutlich massiver, als das effektiv der Fall war. Doch sehen wir uns den Antrieb der Lokomotive D (D 4/4) genauer an.

Die im Zylinder in Bewegung gesetzte und dort beidseitig gelagerte Kolbenstange endete in einem doppelt geführten Kreuzgelenk.

Nur so konnte dieses Kreuzgelenk die Kräfte überhaupt aufnehmen und die Schubstange zur dritten Triebachse in Bewegung versetzen.

Diese Schubstange versetzte über den Kurbelzapfen das Rad in eine drehende Bewegung und wir haben nun ein Drehmoment erhalten, das zur Kraftübertagung der Lokomotive genutzt werden konnte.

Die restlichen drei Triebachsen wurden mit Hilfe von Kuppelstangen mit der Triebachse verbunden und ebenfalls angetrieben.

Die Kuppelstangen waren bei den Kurbelzapfen der jeweiligen Räder mit Gelenken versehen worden. So liessen sie Winkeländerungen bei sich verändernder Federung zu.

Die Lokomotive hatte somit ein bewegliches Laufwerk erhalten, auch wenn es wegen den massiven Stangen etwas starr wirkte.

Mit Hilfe der Haftreibung wurde das Drehmoment in den Rädern über die Laufflächen auf die Schienen übertragen und in Zugkraft umgewandelt. Diese Zugkraft wirkte schliesslich über die Lager auf den Rahmen und den Stossbalken und somit auf den dort angehängten Zug. Während die ersten Lokomotiven eine Kraft von 85 kN übertragen konnten, stieg dieser Wert bei den Lokomotiven mit den Nummern 141 bis 145 auf 125 kN an.

Damit die Zugkraft auch bei schlechtem Zustand der Schienen sicher übertragen werden konnte, wurde eine Sandstreueinrichtung eingebaut. Die Lokomotive führte daher in einem auf dem Kessel montieren Sanddom Quarzsand mit, der durch die Einrichtung mit Hilfe der Schwerkraft zu den Sanderrohren vor der ersten Triebachse geleitet wurde. So gelangte dieser zwischen Schiene und Rad und verbesserte die Adhäsion.

Auf dem Rahmen mit dem Laufwerk wurden schliesslich der Kessel und das Führerhaus aufgebaut. Dabei wurde der Kessel bei der Feuerbüchse am Rahmen festgeschraubt und so fixiert.

Der Kessel stützte sich hingegen bei der Rauchkammer nur auf einen vorhandenen Sattel ab.

Das Führerhaus selber war um die Feuerbüchse der Lokomotive angeordnet worden und befand sich daher am Schluss der Lokomotive.

Im Führerhaus fand das Lokomotivpersonal alle benötigten Bedienelemente und wo vorhanden die Anzeigen für die Geschwindigkeit.

Auch der Zugang zur Feuerbüchse war dort zu finden. Weitere Einrichtungen zur Steigerung des Komforts waren in diesem Führerhaus jedoch nicht vorhanden. Es war ein funktioneller Bereich und auch nicht mehr. Trotzdem bot das Führerhaus dem Lokomotivpersonal den notwendigen Schutz vor den Gefahren des Betriebs.

Speziell war nur schon die Position des Führerhauses. Bei den meisten Lokomotiven der damaligen Zeit stand das Führerhaus über oder knapp nach der letzten Triebachse. Das änderte sich nun durch die Grösse des Kessels. So wurde das Führerhaus noch einmal weiter nach hinten verschoben und stand daher nicht mehr über, sondern deutlich hinter der letzten Triebachse. Das bescherte der Lokomotive hinten einen überraschend langen Überhang.

Betrachten wir nun dieses Führerhaus im Aufbau. Beginnen wollen wir dabei mit der Frontwand, die um die Feuerbüchse herum aufgebaut wurde. So hatte diese Wand zwei seitliche Fenster erhalten. Diese Frontfenster bestanden aus einfachem Glas und wurden mit Sonnendächern ausgerüstet. Diese Sonnendächer waren in der heissen Sonne des Tessins sicherlich sinnvoll und sie verbesserten die Sicht des Personals im Führerstand der Lokomotive.

Die Seitenwände der Lokomotiven teilen sich in einen unteren und oberen Bereich auf. Der untere Bereich der Seitenwand war geschlossen und wurde nur am Ende des Führerhauses leicht geöffnet. Damit haben wir eine geschlossene Wand erhalten. Beim oberen Bereich beschränkte man sich auf eine kurze Wand und vergrösserte die seitliche Öffnung deutlich. Fenster waren hier jedoch keine mehr vorhanden, was aber keine Besonderheit war.

Abgedeckt wurde das Führerhaus mit einem einfachen gewölbten Dach. Das Dach war dabei seitlich gebogen und stand leicht über die beiden Seitenwände vor. Dadurch konnte auf dem Dach das Regenwasser leicht seitlich abfliessen und abtropfen. Dank dem leicht vorstehenden Dach gelangte es jedoch nicht in das Führerhaus. Damit blieb es im Führerhaus trotz der Tatsache, dass es hinten offen war, trocken.

Da das Dach hinten weit über das Führerhaus hinaus verlängert wurde, gelangte auch dort kein Wasser in den Führerstand. Durch die grosse Länge des Daches, musste dieses zudem mit einer Stange auf der Seitenwand abgestützt werden. Solche Anordnungen waren bei Schlepptenderlokomotiven der damaligen Zeit üblich und sie schützten das Personal ein wenig besser vor Regen und Schnee, als das bei den älteren Lokomotiven noch der Fall war.

Auf dem Dach wurde die aus dem Inneren des Führerhauses heraus bediente und mit Dampf betriebene Pfeife montiert. Diese Lokpfeife diente als Signalmittel und wurde auch zur Warnung von gefährdeten Personen verwendet.

Aktiviert wurde die Pfeife mit einem Griff. Zog man daran, ertönte das Signal durch den ausströmenden Dampf. Erst wenn wieder losgelassen wurde, verstummte die Lokpfeife.

Dabei konnte der Bediener, meistens der Lokführer, der Lokpfeife durchaus die Lautstärke und die Höhe des Tones bestimmen. Es gab aber auch im Grundton unterschiedliche Klänge, da nicht jede Lokomotive über den gleichen Druck im Kessel verfügte.

Dieses Problem wurde bei den Dampflokomotiven nie gelöst und fand erst bei den elektrischen Lokomotiven eine Lösung. Zudem hatte jeder Lokführer seine ganz persönliche Klangfolge.

Zum Abschluss des Führerhauses muss noch der auf dem Dach montierte Abzug erwähnt werden. Durch diesen Abzug konnte die von der Feuerbüchse abgestrahlte Wärme leicht noch oben abziehen und ins Freie gelangen.

Seitlich strömte dann wieder kühlere Luft nach, so dass das Führerhaus dank diesem einfachen Mittel gut gekühlt wurde. Das Arbeiten war daher besonders im Sommer recht angenehm, auch wenn es nicht kalt war.

Der Zugang zum Führerhaus erfolgte über die seitlichen Aufsteige und eine Einstiegstüre. Diese wurden zwischen der Lokomotive und dem Tender angeordnet. Dabei teilte sich die Treppe selber zwischen den beiden Fahrzeugen auf und an jedem Fahrzeug war eine der Griffstangen montiert worden. Damit haben wir einen einfachen Aufstieg, wie er bei vergleichbaren Lokomotiven verwendet wurde, erhalten.

Um die Lokomotive bei der Besichtigung abzuschliessen, müssen wir uns nun dem Tender zuwenden. dabei war der Tender fest mit der Lokomotive verbunden und er besass im Gegensatz zur Lokomotive einen Aussenrahmen.

Der Rahmen des Tenders war mit den Zugstange mit der Lokomotive verbunden. So konnte sich der Tender unabhängig von der Lokomotive bewegen. Auch hier wurden die Bleche natürlich mit Nieten verbunden.

Die beiden Achsen des Tenders lagerten in Gleitlagern, die sich in der Höhe verschieben konnten. Auch hier wurde Öl zur Schmierung der Lager verwendet. Eingefüllt wurde das Schmiermittel direkt über auf dem Lager liegenden Deckel.

Abgefedert wurden diese Lager und damit die Achsen des Tenders mit oben liegenden Blattfedern. Damit entsprachen diese Tender in ungefähr den Modellen, wie sie auch bei den Lokomotiven der Baureihe C (D 3/3) verwendet wurden. Eine deutliche Vergrösserung gab es daher nicht.

Beidseitig an den Achsen wurden auch hier Speichenräder mit Bandagen montiert. Da die Räder der Tender unwesentlich kleiner waren, als die Triebräder der Lokomotive, wirkten diese bei der hier vorgestellten Lokomotive sehr gross.

Das entspricht jedoch einer optischen Täuschung, denn die Lokomotive hatte für eine Dampflokomotive wirklich sehr kleine Triebräder erhalten und der Tender stand dabei auf normalen Achsen.

Auf dem Rahmen des Tenders wurde schliesslich der Wasserkasten aufgebaut. Dieser Wasserkasten reichte jedoch nicht bis zum Schluss des Tenders, denn dort war über dem hinteren Stossbalken eine Werkzeugkiste montiert worden.

Dabei muss hier noch erwähnt werden, dass der hintere Stossbalken natürlich dem vorderen Modell entsprach, nur dass hier bei allen Lokomotiven Stahl verwendet wurde. Einzig der vorne vorhandene Schienenräumer fehlte hier, weil die Lokomotive nur eine Fahrrichtung für Streckenfahrten hatte.

Innerhalb des Wasserkastens wurde schliesslich das Kohlenfach eingebaut. Sowohl diese Kohlenfach, als auch der darum herum aufgebaut Wasserkasten war nicht bei allen Lokomotiven identisch. Optisch waren jedoch diese Unterschiede nicht zu erkennen, so dass wir uns nun der Farbgebung der Lokomotive und deren Anschriften zuwenden können. Damit haben wir den Rundgang um die Lokomotive beinahe abgeschlossen.

Beim Anstrich der Lokomotiven, ist wenig bekannt. Wir gehen hier jedoch davon aus, dass die Lokomotive in einem einfachen schwarzen Anstrich gehalten war. Zur Auflockerung dieses Anstrichs wurden feine rote Zierlinien angebracht. Aufwendige Farbgebungen waren bei den Lokomotiven in der Schweiz eher selten und selbst diese roten Linien waren schon sehr viel Auflockerung. Silbern glänzten letztlich die blanken Teile der Räder und der Triebstangen.

Kommen wir noch zu den Beschriftungen der Lokomotive. Wie bei den anderen Lokomotiven der Gotthardbahn waren diese äusserst spärlich angebracht worden. Technische Anschriften fehlten, wie zum Beispiel die Abkürzung der Bahngesellschaft. Am Führerhaus wurden nur die Schilder der Hersteller und die Nummer der Lokomotive angebracht. Dabei verwendete man für die Nummer der Lokomotive einzelne Ziffern aus Messing.

Bei den mechanischen Bremsen überraschten die Lokomotiven. Diese Bremsen unterteilte man bei Lokomotiven mit Schlepptender immer zwischen den beiden Fahrzeugen. Das werden wir auch hier machen und beginnen daher mit den Lokomotiven. Dabei sind die Maschinen mit den Nummern 101 bis 131 schnell erledigt, denn bei diesen Lokomotiven gab es schlicht keine eingebaute Bremse. Die Lokomotive galt daher als ungebremst.

Durch die spätere Ablieferung der Lokomotiven mit den Nummern 132 bis 136 wurden diese schon ab Fabrik mit der mittlerweile eingeführten Bremse nach  Westinghouse ausge-rüstet.

Diese Bremse arbeitete sowohl als direkte Regulierbremse, als auch als automatische Bremse auf das Bremsgestänge.

Diese Westinghousebremse wirkte mit der üblichen Klotzbremse und vier Bremsklötzen auf die Triebachsen der Lokomotive. Damit wurden nun auch die Lokomotiven gebremst.

Bei den Lokomotiven mit den Nummern 141 bis 145 erhöhte man die Anzahl der Bremsklötze auf sechs Stück.

Mehr Bremsklötze liess der Achsabstand bei den Lokomotiven schlicht nicht mehr zu, denn die Räder standen dazu zu nahe zusammen. Jedoch kann gesagt werden, dass nun eine vernünftige Bremse vorhanden war und die Lokomotiven für die starken Gefälle des Gotthards bestens gerüstet waren.

Der Tender aller Lokomotiven wurde mit einer einfachen Klotzbremse abgebremst. Die insgesamt acht Bremsklötze wirken daher bei jedem Rad des zweiachsigen Tenders von beiden Seiten auf die Lauffläche. Damit war der Tender sehr gut abgebremst, was sinnvoll war, da die Lokomotiven teilweise keine Bremsen besassen. Die einzelnen Bremsklötze waren beim Tender zudem mit einem Bremsgestänge verbunden worden.

Dieses Bremsgestänge besass einen manuell einstellbaren Gestängesteller und war mit der auf dem Tender im Bereich des Führerhauses montierten Spindelbremse verbunden worden. Diese Spindelbremse erlaubte eine einfache Regulierung der Bremskraft und konnte leicht bedient werden. Damit hatten die Tender eine passende Handbremse erhalten. Unterschiede gab es hier jedoch nicht, da die Tender der späteren Lokomotiven nicht an die Druckluftbremse angeschlossen wurden.

Abschliessen wollen wir unsere Betrachtung der Lokomotive mit der Beleuchtung. Auch diese Lokomotiven wurden sowohl an der Spitze, als auch auf den Tender mit den entsprechenden Halterungen und darin aufgesteckten Karbidlampen ausgerüstet. Die Lampen selber waren aber der Lokomotive nicht fest zugeteilt worden und sie wurden vor der Fahrt in den Depots bei der Lampisterie bezogen. Meistens wurden aber nur die dringend benötigten Lampen mitgeführt.

Zwei Lampen wurden sowohl vorne, als auch hinten über den Stossbalken bei den beiden Puffern montiert. Die obere Lampe wurde vorne über der Rauchkammer und vor dem Kamin angebracht. Hinten steckte man die Lampe jedoch auf der Oberkante des Wasserkastens auf. Damit konnten auf beiden Seiten die Signalbilder in Form eines A gezeigt werden. Beleuchtet waren die Lampen jedoch nur in der Nacht und bei langen Tunneln. Am Tag dienten die Lampen als Kennzeichnung.

 

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