Lokomotiven werden nach der Art, wie die Energie zugeführt wird, unterschieden. Dabei entwickelten sie sich nicht zur gleichen Zeit, denn man nahm die Quelle, die man kannte. Beginnen wir mit dem ältesten Vertreter und damit mit der Version, die mit Wasserdampf betrieben wird. Damit stellt sich die Frage, warum man diesen nutzte und auch wie er hergestellt wird. Wasser wird erst ab einer bestimmten Temperatur gasförmig.

Dampf entsteht in der Natur ohne Hilfe gar nicht. Die Erde besitzt eine Temperatur, bei der die che-mische Verbindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in flüssiger Form vorhanden ist.

Es kann sogar passieren, dass Wasser in den festen Zustand wechselt. Wir kennen das als Eis, das uns besonders dann Probleme bereitet, wenn es kalt ist und es auf der Strasse entsteht. Im Sommer ver-binden wir mit Eis eine Erfrischung, die auch ge-süsst sein kann.

Damit wissen wir, dass dieses Element bei sinken-den Temperaturen in den festen Zustand wechselt. Dazu reicht durchaus eine Temperatur von weniger als 0°C. Bei den üblichen Werten ist es flüssig.

Damit stellt sich die Frage, ob den Wasser auch in den gasförmigen Zustand wechseln kann. Die Ant-wort verblüfft, denn das können alle Stoffe. Die Frage dabei ist nur, wie heiss es dazu sein muss und da ist Wasser gnädig.

Um Wasser in den gasförmigen Zustand zu bringen, muss es also wärmer werden. Wann dieser Effekt eintritt, ist nicht überall gleich, denn mit geringerem Luftdruck entsteht dieser Dampf bei kühleren Temperaturen. Wer in der Schule aufgepasst hat, der weiss, dass in der Natur das Wasser aus den Meeren und auch aus Seen in die Luft übergehen kann. Daraus entstehen dann die Wolken, die den Regen, oder im Winter den Schnee bringen.

Diesen Effekt nennt man Verdunstung. Diese Art in den gasförmigen Zustand zu wechseln erfolgt auch bei den uns bekannten Temperaturen und wird mit mehr Wärme nur verstärkt. Dazu muss der Luftdruck hoch sein und die Sonne muss auf das Wasser scheinen. Als Folge davon trocknet die Luft ab. Die fehlende Feuchtigkeit bezieht es aus dem Wasser, welches in der Folge verdampft und so in die Luft übergeht.

Warme mit Feuchtigkeit angereicherte Luft steigt hoch. Damit sinkt der Luftdruck auf Grund der Höhe. Da aber kalte Luft weniger Wasser aufneh-men kann, wird dieses ausgeschieden und es ent-stehen die Wolken.

Bei sehr kalter Luft wird dieser Effekt verstärkt. Besonders im Winter kann es daher in Wohnungen so trocken werden, dass wir Wasser hinzufügen müssen. Dabei erzeugen wir eine künstliche Ver-dunstung und nicht Wasserdampf.

Alleine mit der Verdunstung kommen wir aber nicht zum Ziel, denn um Wasser in den Zustand als Dampf zu bringen, muss es stark erwärmt werden. In der Natur schafft das die Erde sogar selber.

So sorgen die Vulkane mit unmöglichen Namen in Island dafür, dass Dampf aus den Boden schiesst. Man nennt diesen Effekt Geysir. Damit können Vul-kane und die sehr heissen Gesteine Wasser so stark erhitzen, dass daraus Dampf entsteht.

Die Geysire habe ich nicht zum Spass genommen. Damit dort das heisse Wasser in die Höhe schiessen kann, muss es unter einem Überdruck stehen. Baut sich dieser ab, wird das Wasser ausgestossen, der Druck fällt ab und es entsteht wieder Wasser. Damit haben wir festgestellt, dass stark erhitztes Wasser einen Überdruck haben kann. Bei den nun vorgestellten Lokomotiven der ersten Stunde wird genau dieser Effekt genutzt.

Der grosse Unterschied besteht darin, dass das Wasser nicht von der Luft bei der Verdunstung aufgenommen wird, sondern dieses so weit erwärmt, dass es in den gasförmigen Zustand wechselt. Bei 100 °C beginnt Wasser zu sieden und das ist der Punkt, wo es in den gasförmigen Zustand übergeht, auch wenn darin immer noch viel Wasser enthalten ist. Wir werden später noch genauere Werte bekommen, die aber höher sind.

Jedoch haben wir ein Problem, denn Eisenbahnen sind selten dort unterwegs, wo es Vulkane gibt. Zudem kann man diese auch nicht mitführen, denn man muss ja immer wieder Dampf beziehen.

Wir werden später erfahren, dass dieses Prinzip wirklich funktioniert, aber eben nicht mit den natürlichen Er-zeugern von Dampf, denn diese sind in vielen Fällen un-berechenbar und das ist wirklich nicht gut, denn wenn es knallt, ist der Spass vorbei.

Jedoch erkannten die Menschen schon früh, dass Wasser mit Feuer zu Dampf werden kann. Schon in der Urzeit, als man das Feuer noch nicht benutzen konnte, erkannte man schnell, dass der Regen dem gefährlichen Buschfeuer zusetzen kann und dabei eine weisse Wolke aufsteigt.

Diese war zu erkennen und so war Regen immer ein gutes Zeichen, auch wenn es noch sehr lange dauern konnte, bis man diesen Effekt nutzen konnte.

Auch als man Feuer nutzen konnte, war der Regen immer wieder eine Gefahr dafür. Jedoch wurde dieser auch in einer Schale aufgefangen und erwärmt. So waren die Wurzeln nicht mehr so hart zum essen. Man begann mit Feuer auch Wasser zu erhitzen und damit sind wir schon sehr nahe, bei den ersten Lokomotiven, die es überhaupt gab. Bevor wir jedoch dazu kommen, müssen wir aus dem Wasser mit Hilfe eines Feuers den Dampf erzeugen.

Allgemein entstehen Dämpfe, wenn man einen Stoff erhitzt. Wie hoch dafür die Temperatur sein muss, hängt von jeweiligen Stoff ab. Bei Wasser ist das bei eher tiefen Werten der Fall. Damit Eisen nur mal flüssig wird, muss deutlich mehr Wärme zugeführt werden. Um dieses gasförmig zu erhalten, benötigt man schon mehr und die Quelle kennen wir, denn das ist die Sonne und zwar in ihrem Innern, wo es sehr heiss ist.

Wasserdampf entstand aber mit der Gewinnung von Me-tallen. Damit diese aus dem Gestein gelöst werden kön-nen, muss dieses sehr stark erwärmt werden. Das Metall verflüssigt sich und kann abgelassen werden.

Da es aber sehr heiss ist und man nicht viele Stunden warten will, bis es erstarrt, goss man Wasser darauf. Dieses wurde dadurch sofort zu Dampf und der war ganz schön gefährlich. Vermutlich wurde der Versuch nicht so schnell wiederholt.

Bevor wir aber zu der industriellen Nutzung des Dampfes und damit zu unseren Lokomotiven kommen, müssen wir uns fragen, ob es denn wirklich nur mit Wasser geht? Eine durchaus berechtigte Frage.

Die Antwort ist grundsätzlich nein. Bei anderen Elementen ist jedoch die Handhabung nicht ganz so leicht, denn man benötigt mehr Wärme. Hinzu kommt, dass zum Beispiel bei Schwefel die Gase sehr giftig sind.

Wasser ist jedoch ein extrem guter Stoff. Es ist auf der Erde in gigantischen Mengen vorhanden und es ist nahezu überall vorhanden.

Wer mit der Eisenbahn durch die Wüste fährt, muss au-passen. Jedoch ist der Stoff wirklich sensationell für diesen Effekt geeignet. Um Wasser zu Dampf zu verarbeiten, muss man verhältnismässig wenig Energie aufwenden. Wir wissen, dass es bei 100°C siedet und so den Zustand wechselt.

Machen wir ein Experiment. Stellen Sie eine mit Wasser gefüllte Pfanne auf den Herd und führen sie Wärme zu. Wenn das Wasser so heiss ist, dass Sie gewöhnlich die Nudeln zugeben, achten Sie einmal auf den Bereich über der Pfanne. Ein weisslicher Dunst steigt auf. Diesen nennt man Wasserdampf, weil er aus Wasser erzeugt wurde. Das ist jedoch so oft der Fall, dass man nur von Dampf spricht und immer jenen von Wasser meint.

Wenn wir wirklich korrekt sein wollen, dann arbeiten wir nun mit dem Produkt Wasserdampf. Weil nun aber wirklich niemand auf die Idee kommt, etwas anderes zu benutzen, spricht man allgemein von Dampf.

Jedoch ist das nicht ganz korrekt, denn Dampf kann auch aus anderen Stoffen entstehen, aber dann ist es wirklich ratsam, wenn man nicht in der Nähe ist. Den Schwefel mit den giftigen Gasen haben wir bereits kennen gelernt.

Alleine mit dem erzeugten Wasserdampf ist es nicht getan. Auch wenn wir noch so viel Wärme zuführen, er steigt nach oben, kühlt an der kalten Luft aus, und fällt uns als Regen auf den Kopf, damit man den Dampf nutzen kann, muss man in sammeln.

So kann er in eine Leitung gelangen, wo er dann einen Raum erwärmen kann. Das findet zum Beispiel in einer Sauna statt, denn der Wasserdampf kann nicht aus dem Raum entweichen.

Will man damit aber grössere Räume erwärmen und in diesen nicht gleich in einem Raum voller Dampf sein, muss man anders arbeiten. Dabei wird das Wasser in einen geschlossenen Kreislauf gebracht und dann erwärmt.

So kann der in den Leitungen fliessende Dampf einen Raum erwärmen. Wir haben damit das Prinzip der in vielen Häusern vorhandenen Zentralheizung kennen gelernt. Auch dort wird Wasser für den Dampf genutzt.

Mit dem geschlossenen System erkannte man aber, dass durch die Erwärmung in den Leitungen ein Überdruck entstand.

Wurde das System geöffnet, trat heisser Dampf aus und verteilte sich im Raum. Wer so wahnsinnig ist, und bei einem heissen Motor beim Auto den Kühler öffnet, der wird das am eigenen Leib erfahren. Durch das heisse Wasser, das durch den Abfall des Druckes sofort verdampft, kann es schwere Verbrennungen geben.

Da wir nun Wasserdampf selber herstellen können und wissen, dass er in einem geschlossenen System unter Druck steht. Wir können zur Lokomotive wechseln und das ist gar nicht so einfach.

Um den erzeugten Dampf für einen Antrieb zu benutzen, benötigt man ein Element, dass mit Hilfe des Dampfes eine Bewegung erzeugt. Dieses nenn man Dampfmaschine und sie war letztlich der Durchbruch, nur fehlt noch der Beweis.

So begeistert man von der neuen Dampfmaschine war, so skeptisch stand man anfänglich der Dampflokomotive ge-genüber.

In den Fabriken konnten damit zwar die Maschinen betrieben werden, aber auf einen Fahrzeug? Wie um alles in der Welt soll so ein kleines zischendes Ding der bewährten Postkutsche den Rang ablaufen. Es kam, was in einer solchen Situation kommen musste, das Wettrennen. Kutsche oder das Ding, das noch nicht Lokomotive hiess.

Zwischen dem 06. und 14. Oktober 1829 versammelten sich die Kontrahenten in England. Viele Leute und Schaulustige fanden sich an einem Ort in Schottland ein. Die schaulustigen Besucher bestaunten diese Dinger, die Namen hatten. Mit sehr ausgefallenen Namen versuchten die Teilnehmer zu überzeugen. Das Ziel indes war schnell klar, es musste auf einer Strecke die Postkutsche geschlagen werden und das war schwer.

Das war das gemeinsame Ziel eines Wettrennens, das um diese Zeit bei Rainhill starten sollte. Ein direkter Vergleich war nicht möglich, denn die Pferde scheuten vor den zischen Dingern. Daher wurden Bedingungen erlassen. Diese Bedingungen mussten von den Fahrzeugen erfüllt werden. Wie schwer das wirklich war, zeigt nur schon die Tatsache, dass das Feld der Teilnehmer bereits vor dem Start dezimiert wurde.

Einige Teilnehmer mussten schon vor dem Start disqualifiziert werden, weil ihr Gefährt mit dem klangvollen Namen plötzlich wieherte. Bei der genauen Betrachtung erkannten die Richter, dass das Pferd einfach in dem Fahrzeug versteckt wurde.

An das arme Tier hat wohl niemand gedacht. Wenn es um ein Preisgeld geht, ist schon immer beschissen worden. Wer hier gewann, gestaltete die Zukunft neu und nichts weniger.

Das Rennen sollte zwischen Stockton und Darlington stattfinden. Wer nun jedoch erwartet, dass sich diese ersten Lokomotiven ein Kopf an Kopf Rennen boten, der sei enttäuscht, denn das Rennen von Rainhill war alles andere als besonders spannend.

Schnell, ja schnell waren die Maschinen nicht. Gewinnen sollte letztlich der, der das Ziel überhaupt erreichte. Diese komischen Dinger blieben stehen, oder die neue Dampfmaschine gab den Geist auf.

Sieger sollte dann das Gefährt mit dem Namen die Rakete sein. The Rocket wurde nach diesem Rennen weltberühmt. Jeder, der sich nur in den Grundzügen mit der Eisenbahn befasste, kannte die Rocket.

Der Begriff Lokomotive sollte erst viele Jahre später entstehen. Wie gesagt, es gab auch Teilnehmer, die es mit Pferden versucht haben. Es waren fahrende Dinger, die so laut zischten, dass man Angst bekommen konnte.

Was niemand weiss, die maximale Geschwindigkeit des Siegers war 20 km/h. Zur Rakete wurde The Rocket erst mit weniger Wagen, jedoch war sie die einzige, die das Ziel beim weltberühmten Wettrennen überhaupt erreicht hatte. Es gab nichts anderes, das funktionierte. Noch jemand wurde bei diesem Rennen von Rainhill weltberühmt. George und Robert Stephenson, die Erbauer der Rocket und damit der ersten Lokomotive.

Sie gelten seither als die Er-finder der eigentlichen Dampf-lokomotive und der modernen Eisenbahn.

Das stimmt so nicht ganz, denn es hatten sich ja meh-rere Konstrukteure zum Ren-nen gemeldet.

Was die beiden jedoch er-reichten, war, dass sie die erste einigermassen gut funk-tionierende Dampflokomotive erfunden hatten.

Es war nun aber kein weiter Weg mehr zur Spanischbrötli-bahn, die am 01. August 1847 den Betrieb aufnahm.

Da Dampflokomotiven eine grosse Übermacht darstellten, geht eines immer wieder ver-gessen.

Es gab auch Triebwagen, die mit Dampfmaschinen angetrieben wurden. Sie haben richtig gelesen, dampfgetriebene Triebwagen waren zwar selten, aber es gab sie und immer noch ist ein solcher in der Schweiz betriebsfähig und nimmt immer wieder Fahrten unter die Räder. In dem nun genauer beschriebenen Aufbau änderte das wenig.

Gut, es gibt auch Dampflokomotiven, die nur mit einem Teil der hier beschriebenen Bauteile zufrieden waren und so zu Exoten mutierten. Jedoch sollten sie etwas bei der Eisenbahn erreichen, das nicht mehr möglich ist. Nur die Dampflokomotiven waren alleine im Einsatz, denn es gab nur sie. Jedoch waren neuere Techniken sehr schnell bereit. Nur 50 Jahre später fuhr bereits die erste elektrische Lokomotive in einem Park.

Die Vorheizzeit: Bevor wir zu den Dampfmaschinen können, müssen wir die Vorheizzeit kennen. In den meisten Fällen muss der Dampf zuerst hergestellt werden. Erst dann kann sich in einem geschlossenen Behälter Druck aufbauen. Mit dem Begriff Vorheizzeit wird angegeben, wie lange vor Beginn des Einsatzes mit der Erzeugung des Dampfes begonnen werden muss. Es ist ja klar, wir wollen eine für die Zeit bereite Lokomotive haben.

Wie genau sich die Vorheizzeit aufbaut, erkläre ich an einem Beispiel, das Sie ganz gut kennen. Dazu gehen wir in die Küche. Dort nehmen wir einen Topf und füllen diesen mit Wasser.

Nachdem wir diesen auf den Herd gestellt haben, schalten wir diesen ein. Nun müssen wir warten, bis das Wasser kocht und sich so Dampf bilden kann.

Mit einer Stoppuhr messen wir die Dauer und nun haben wir die Vorheizzeit für diesen Topf und die Menge Wasser.

Haben Sie nun den Topf offen auf den Herd gestellt, können Sie die Vorheizzeit noch vermindern. Mit einem Deckel kann die Wärme nicht mehr so gut entweichen und schon benötigt das Wasser eine kürzere Zeit, bis es heiss genug ist. Das können Sie anwenden, wenn Sie in der Küche zu spät für die pünktliche Zubereitung des Essens sind. Mit Vorheizzeit und Garzeit, können Sie ganz genau bestimmen, wenn man die Mahlzeit einnehmen kann.

Auf Lokomotiven übertragen bedeutet das einen geschlossenen Behälter. Auch Sie nehmen in Zukunft den Deckel, da Sie deutlich weniger Zeit benötigen und auch der Verbrauch bei der Energie sinkt. Bei der Lokomotive kann sich so die Vorheizzeit je nach Bauart und dem erforderlichen Druck im Kessel unterscheiden. Eines ist sicher, auch hier wird Zeit benötigt und das wissen wir, seit wir in der Küche mit Stoppuhr arbeiten.

Wir werden nun die mit Wasserdampf betriebenen Lokomotiven genauer ansehen, dabei war eigentlich ein Punkt immer klar, es wurde ein Feuer benötigt und aus dem Wasser Dampf zu erzeugen. Wirklich immer? Eigentlich ja, wenn sich dieses auch nicht immer auf dem Fahrzeug befinden sollte. Alleine das reicht, um uns diese Fahrzeuge genauer anzusehen. Daher heisse ich Sie willkommen in der Welt der Dampflokomotiven.